Commutatori meccanici

n questa sezione presentere-

mo le principali caratteristiche

dei sensori attuatori, che sono

abitualmente impiegati nelle

applicazioni di robotica e mi-

croroooilca.

SCHEDA TECNICAE COMMERCIALEGli interruttori e i commutatori, sono

dispositivi che aprono e chiudono Ia

continuità del circuito tra diversi pun-

ti, in seguito all'azione meccanica

esercìtata su un comando.

Esistono vari modelli, da quelli che

controllano solo la continuità tra due

punti sino a quelli che controllano

lnterruttore con indicatore incorporato per

conferma re la con n essi one.

punti multipli di ingresso e di uscita.

Si utilizzano per trasmettere ordini ocomandi di funzronamento in modo

meccanico.I prezzi sono molto vari, dipendo-

no dalla complessità e dalla qualità, e

sono reperibili da numerosi fornitori e

produttofl.

FRESTNTAZIONEE COLLTGAMENTOL'interruttore dello schema della pagi-

na qtrfluente anre e chiude rl circuìto

fraAeB.Se si snosta il commutatore verso

un estremo chiude il circuito di A e BCommutatore a leva da due vie e due posizioni

lnlerruttori e rommulsfori

---€Vo-À--o o-- I A 2

A B -{Vr-I B 2

A sinistra si rappresenta lo schema elettrico di un interruttore e a destra quello di un commutatore doaaio

con i punti 1 e se lo si sposta a destra con 2, come illu-strato nella figura.

FUNZIOhIAMTNTOQuesto tipo di trasduttorj traducono un movimento ditipo meccanico, in apertura e chiusura del circuito tra i

due punti che controllano. Sono molto semplici da uti-

APPLICAZIOÍ{I E CTRCUTTT REAI-ISi utilizzano in tutti i sistemi in cui dobbiamo controlla-re un'azione o un ordine manuale.

La maggior parte dei circuiti dispone di un interrut-tore d'accensrone, che collega Ia tensione d'alimenta-zione, e le caratteristiche dipendono dalla corrente chedorio l:<ri:ro n:<<rra

lizzare e rollenarp rnnoscen-

do il diagramma dei contatti.La loro durata si misura in nu-mero di attuazioni, e questo è

un dato importante, visto cheairrt:: splczinn:ro intu con-'"'-'f,

venienti. Devono nermettereun contatto molto buono trale srrnerfiri mptalliche inoltresr devono controllare le con-dizioni ambientali, riferite a

temperatura e umiditaCi sono due parametri de-

terninanti nell'applicazionedi nrrocii dicnncitirri rl-,,, -, ìe sonola tensione e la corrente mas-

sima ammissibile.Devono passare rapida-

mente da uno stato all'altro,

oer evitare i rimbalzr che si pro-

ducono nel momento dell'a-zionamento e che consistonoin ranidp sefirtrn7p di connes-

sioni e disconnessioni, fino a

raggiungere lo stato definitivo.Fotografia di un tiptco interruttore d'alimentazione

€ÉffiriffiaFÈsÈerÍEn*erru*fsrE e

Relée Micro-relé

n nllesta seTtone nre-

senteremo le nrincinaliY"ii"'r.

caratteristiche dei sen-

sori e attuatori impiega-ti abitualmente nelle ap-

-l:"Fo*,,%,+E

Dit pr<i tini di rclp p mirrn-rglg

plicazioni di robotica e microro-botica.

SCHEDA TECNICAE COMMERCIALE

Questr attuatori aprono e chiu-dnno rirrr rititra inrrnti che con-, Y",,.,

trollano. L'elemento attivatore è

una bobina che, quando e attra-versata da una corrente elettrica,

crea un campo magnetco cne

sposta la posizione dei contatti.Esistono molti tipi di rele, a

seconda del numero dei contat-ti da controllare e della corrente

Struttura interna di un relé commutatore

masSrma cne que5tl

sopportano. I prezzi

sono in f unzione delle--.-++^.i-+i-L-^ ^ ..J^ll-LdtdiLe|5LtLtìe e ueild^,, -li+\ -J^l ^"^^l^++^9UdilLO UCr pTUUULLU.

Un modello com-merciale nolto popo-lare e il "K'lS-1'120"

che è un micro-relé ad

un contatto, venduto: l dotf:nì in :d r nur uLLLuyilv uu url

nrp77a:nnrnssim:todr 2,5 Euro.

La bobina è alimen-tata da una tensionedi 12 VDC e i contattrho rnntrnll: e^nn^r-

tano una corrente d10 A a 250 VAC o 30VDC.

Relè e flllicro-relé

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTI

Collegamenti di relé e mrcro-relé a semplrce e doppio contatto

33OO LED VISUALIZZAToRE

*SV

:I" P-:î'l'^9ooo:' i g.)" CONTROLLARE

r N4007

DIODO DIPROTEZIONE

rokUSCITA DEL 2N390ó

AMPLIFICATOREMICROCONTROLLER

FUNZIONAMENTO E GESTIONE

Applicando ai capi della bobina la tensione necessaria, cir-

cola attraverso questa una corrente la quale crea un cam-

po magnetico che attrae le lamine del contatto e apre il

circuito NC (Normalmente Chiuso), chiudendo il punto

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALIln robotica e microrobotica è molto frequente l'im-nionn di reló o mirrn-roló nor rnntrnll:ro:l ^----^prEgu ur rElE E rilLrv, , il pd))d9-

gio di grandi correnti, pilotandole con piccoli se-

gnali a bassa potenza (vedi figura).comune con il contatto NA (Nor-

malmente Aperto). Applicandouna piccola tensione, e con un

ridotto consumo, la bobina con-trolla ìl passaggio di una grande

corrente attraverso i contattr che

comanda.Nella conservazione dei relé

si deve tenere conto della polve-

re che sporca icontatti, della

temperatura, dell'umidità e del

ciclo di vita del dispositivo, che

garantisce la corretta unione dei

suoi contatti, e del deteriora-mento dovuto al continuo azio-n;mento Deve semnre essercl

un isolamento elettrico perfettotra il circuito della bobina e quel-

lo controllato dai contatti che labobina stessa gestisce.

Relé e llllitrn-relé

Circuito tipico usato in microrobotica per controllare grandi correntia partire da segnali di bassa potenza, partendo da linee di uscita di un microcontroller.

CONTATTO SEMPTICE DOPPIO CONTATTO

coMUNEo--9<t'tcHNA

coMUNEoJ'-9<tttc

P.l*t

î î*oóró1qlO O rrìMr rNF

I1 finecorsa:Sensore di contatto

n nro(tr qoTrnno nro<96{g;g-

mo le prrncipali caratteristi-che dei sensori e attuatori che

si utilizzano abitualmentenelle applicazioni di robotica

e mrcroro00Itca.

SCHEDA TECNICAE COMMERCIALESi tratta di un disoositivo di strutturameccanica, con funzionamentosemplice ed economico, molto ap-prezzalo e utilizzato in microroboti-ca, perché premette di rilevare quan-

do si produce un contatto fra la su-

perficie del robot mobile e qualun-nrro n<f:rnln

Orientativamente il orezzo di uno

Fotografia di un modello di finecorsa molto utiltzzato nei microrobots.

AMINA MOBILE

CONTATTO

(coMUNE) .eA

' AFTT

'ATAIA (AITIVATO)

Collegamenti del contatto di finecorsa mostrato nella fotografia

di questi sensori di contattopuo essere di circa 2 Euro, fa-

cendo riferimento al modelìo

commerciale "dh 11.503" ca-

pace or sopporuare sur suol

contattr una tensione da 250

VACe3A.

FUNZIONAMENTOE GESTIONECome si può vedere dallo sche-

ma della figura, il terminale co-

mune (C) del finecorsa è per-

manentemente collegato al

contatto di riposo (R), questa e

la condizione di riposo

Quando si preme la leva e

si chiude il contatto, il termi-nale C si r^ollpoa al terminale

A (Attivato) e nello stessoistante si scollega da R.

ll finecorsd: Sensore di contalto

ffit"',1,".',il::

Versodi mqrcio

ll posizionamento dei finecorsa sulla superficie del microrobot, permette di rilevare la presenza e la situazrone relativa degli ostacoli

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALILa collocazione di diversi finecorsa sulla suoerficie del

microrobot, permette la rivelazione degli ostacoli, ed

anche di conoscerne la localizzazione deqli stessi. ri-

spetto alla posizione relativa del robot. In questo modoil programma di controllo dei motori che guida le ruotemotrici del nostro robot, terrà conto della situazione de-gli ostacoli per determinare la direzione adeguata per

AVcH 401 6

RPIN

DI INGRESSODEt MICROCONTROTLER

Schema di adattamento e conformazionedel livello TTL del finecorsa, ad un pin di ingresso del microcontroller.

realizzare il compito assegnato.Le piccole dimensioni, il bassonre77o l,a spmnlicita di funzio-namento e la facilita con cui i fi-necorsa possono essere adattatlalle strutture dei robot mobili, ci

permettono di montarne tantiquanti ne desideriamo, l'unica li-mitazione sono le linee di in-gresso digitale del microcontrol-ler. ll circuito elettrico di adatta-mento de finecorsa al piedino di

ingresso del microcontroller, è

molto semplice, dato che dovre-mo solo montare una resistenza

da 47 K, e una porta invertente,

come mostrato nello schema

della figura.

ll finesorslr! Sensore di conilalto

Sensore otticoa raggi infrarossi a riflessione

n questa particolare sezione saranno presen-

tate le principali caratteristiche dei sensori e

degli attuatori che sono abitualmente impie-gati nelle applicazioni di robotica e microro-botica.

SCHEDA TECNICAE COMMERCIALE

Si tratta di uno dei sensori più utilizzati in microroboti-ca, dato il suo basso costo, e le svariate applicazionipratiche. Abitualmente è utilizzato se si desidera che il

robot mobile segua un percorso segnato da una lìnea

sul pavimento. Come tipico prodotto commerciale con

costo inferiore a 1 Euro. oossiamo citare il modello"cNY 70".

FUNZIONAMENTO E UTILIZZOAll'interno della capsula di questo sensore e monta-to un diodo LED che emette raggi infrarossi, invisi-

Fotografia del sensore a raggi infrarossi CNY 70

EMETTITORE RICEVITORE

Schema interno e diagrammadei collegamenti dei piedini del CNY 70

l'emettitore sia il ricevitore dei raggi so-nn dicnn<ti <rrll: qto<c: q.r rnorfirio o

necessario che davanti ad entrambisia presente una superficie riflettente,per fare in modo che il fototransistorpossa ricevere r raggi che genera il

LED. La superficie riflettente deve es-

s.pro qitr rat.a ,a nochi millimetri da

nrrplla cr r cr ri sono montati emettitoree ricevitore, per far sì che i raggi ri-

f lessi abbiano suff iciente intensità.

APPLICAZIONIE CIRCUITI REALIl'annlicazionp niir roTrune in micro-

robotrca è l'inseguimento di una linea

nera su di uno sfondo bianco, o vice-

versa. Montando due di questi senso-

ri vicini alla testa del robot mobile eorientandoli verso il suolo, ad una di-

stanza di pochi millimetri, si possono

inviare al microcontroller le informa-

bilì all'occhioumano. ll dio-do è dotato di

due terminali,l'anodo (A) ed

il catodo (K).

Sulla stessa su-norfiria o rrhi-

cato un foto-transistor cheh- t- ^"^^"i^ro ro vrwvrrE-tà di condur-re corrente fra

l'emettitore (E)

e il collettore(î\ nrnnnrzin-\!/, vrvvvr4,v

nale alla quantità di luce che inctde sulla sua

base.Dato che sia

Sensore otlico infrcrossi s riflessione

Una Qelle applicazioni piu comuni dei sensori a raggi infrarossi per riflessrone, e I'insegurmento di una linea disegnata sul pavimento

zinni noro<c:rio nor r:niro qo

entrambi sono sulla linea, op-nrrro rn.ì n tr rtti o drro 5g1-1g 5gl

fondo. f elaborazione di queste

informazioni generera i coman-di :donr r,rti nor f :r <j rho la rr rn-vLr rur rr !r rg rq I uv-to mntrirr n^c<:nn .OntinUafe

sulla linea che fa da guida. Inol-tre si possono utilizzare per rile-varp nli nst,aroli somn6g 619 13

srrnerfirip di nrrccti rtltimi sia

molto riflettente ll circuito elet-triro di rnllon:montn di nrroqti

sensori con una linea di ingres-so del microcontroller è moltosemnlice come si nilo vederedalla figura nchiede solamentet tn n:in nli roqictonzo nar i: nn-ur I voru ur rsJrJLE r4q Pgf ro Pw-larizzazione dell'emettitore edol rirorrifnra a rnl nnr.: in',aruEr l iLsvrLUrq, g ut o Pwt Lo il tvct-+^n+^ ^^r --l-++-.^ il -.renre per a0allare il segnate al

iivello TTL.Collegamenti elettrici del CNY 7A ad uno dei piedini di ingresso digttale del microcontroller.

+5V

40r oóPIEDINO

DIINGRESSOAt

MICROCONTROTTER

Senrore olfiro n rrrggi infrgrossi a riflessione

Sensore otticodi raggi infrarossi diretti

ll'interno di questa sezione saranno pre-

sentate le principali caratteristiche dei sen-

sori e attuatori che sono impiegati abitual-mente nelle applicazioni di Robotica e Mi-crorobotrca.

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALECome succedeva per il sensore a raggi infrarossi per ri-flessione, anche questo è composto da un diodo emet-titore e un ricevitore, in questo caso messi uno di fron-te all'altro.

Quando si interpone un corpo fra l'emettitore e il ri-

cevitore, si impedrsce che il fototransistor riceva raggi eouindi non conduce.

Sono piccoli, economici e molto utilizzati per rilevare

il passaggio di un corpo in una determinata posizione.

Facciamo riferimento in modo particolare al noto mo-

dello commerciale H21A'l che ha un prezzo approssi-

mativo di 1 Euro.

Fotografia di un sensore a raggi infrarossi H21Al

FU NZIO NAM ENTO E UTILIZZOQuesto sensore dispone internamente di un diodo LED

emettitore a raggi infrarossi messo di fronte ad un

fototransistor, che funziona come ricevitore dei suddet-

ti raggi, che incidendo sulla sua Base producono una

corrente tra Emettitore e Collettore.Per ottenere una corrente apprezzabiìe si pone l'e-

mettitore a circa 3 mm dai ricevitore. Ogni volta che si

interpone un corpo tra emettitore e ricevitore vengonointerrotti i raggi, e il fototransistor smette dt condurre.

APPLICAZIONIE CIRCUITI REALIL'applicazione più comune di questo sensore è quella di

"encoder" per misurare la velocità dei giri degli assi dei

motori. Per attendere a questo compito, si collega al-

l'asse del motore un disco di materiale opaco con delle

scanalature distribuite simmetricamente e in modo ra-

diale sulla sua superficie. Conoscendo il numero di que-

EMEfiITORE

Schema internoe diagramma dei piedini delsensore H21AI .

sensore ottico di rcqgi*i$!f;;3f*:-.*!fklt*,ìjJw:slr$lll!àlr'llwlssÍrÍsis:+|Ìllirijilw$ilìiìSll]|1irlrrrrrrrrrrr:]rr@*tntg*,fÍNNìlilrrrrrlirrrirrrli]r*È!ìwfl'f '" *]:{wr-

renze che rendono necessario questo disaccoppiamento.ln questo caso, facendo riferimento allo schema della fi-

ste scanalature, si conosce il numero di vol-te che si taglierà il raggio di luce infrarossaper ogni giro, e contando gli impulsi nel

fototransistor si otterrà il numero di giri

eseguiti nell'unità di tempo. Per informareil microcontroller dell'esistenza di un corpotra l'emettitore e il ricevitore, si utilizza unpiedino di ingresso digitale che riceverà undiverso livello logico a seconda se i raggidell'emettitore incideranno sul ricevitore ose saranno interrotti da un corpo.

Ppr adatt:re i spnnali al livello TTL delmicrocontroller si utilizza una porta inver-tente 40106, come rappresentato nello<rhom: doll: {inrrr:

Un'altra applicazione molto interes-sante dei sensori ottici, fa riferimento allanecessità di isolare elettricamente il dispo-sitivo generatore di segnale dal piedinodel microcontroller.

In molti casi sono il rumore e le interfe-

MOTORE

Encoder per calcolare il numero di giri e la velocità dell'asse di un motore

gura, il dispositivo esterno applicherebbe all'anodo del-l'emettitore, cioè nel punto A, il livello logico da tra-

smettere Quando riceve un livello logi-co alto, l'emettitore genera un raggioluminoso che arriva al ricevitore, il qualegenera una corrente che attraversa la re-sistenza di polarizzazione dello schema.

Otresta rorrentF nroduce una cadutadi potenziale e un livello logico alto nel-l'empttitorp F il nrr:le viene adattatodalla porta invertente dell'integrato40106, prima di essere applicato alla Ii-nea di inoresso del microcontroller. ln

questo modo si evita qualunque relazio-ne eletîrica fra il disnositivo esterno e il

microcontroller, perché il trasferimentodi informazione è realizzalo medianteun'onda luminosa.

L'adattamento dei livelli elettrici chegenera il 40106 per alimentare i pin di

un PlC16F84 deve essere compatibilecon quelli della Porta B (RBO-RB7). Ognilinea quando funziona come uscita puòfornire una corrente di 20 mA, e se èconfigurata come ingresso, può arrivare

a 25 mA. Inoltre l'insieme della Porta B

può assorbire un massimo di 150 mA, ederogare un totale di 100 mA.

+5V

PIEDINO

DIINGRESSO

AL MICROCONTROLLER

Collegamento del sensore H2lAl con il pin di inqresso del microcontroller.

*::*p-tt**!itp---*!J,s,tg!"*i,tf t#*To.,mi#,i;*#.

LDR:

Sensore di luminosità

ll'intarnn di nrroqf: <c-izrone saranno pre-

sentate le principali caratteristiche dei sen-

sori e attuatori che sono impiegate abi-tualmente nelle applicazioni di Robotica eMicrorobotica.

SCHEnA TE{NICA f e*}'tf\,!IRCIALFLa LDR è un piccolo sensore capace di rilevare il grado

di luminosità che incide sulla sua superficie. E molto ap-prezzalo in tutte quelle applicazioni in cui il parametro

da misurare è la quantità di luce. E economico e molto

PRESTNTAE$NT H COLLEGAfoTENT*

Fotografia di una LDR.

Simbolo e collegamento di una LDR.

IrucE ,- I - -, LDR

\i {l,io-",,,-"t- -l - -, R=oo

I oscuritàó

S*nssre ol*ir* di *eggi in*reressi d*rel*i

facile da installare. ll modello commercia-

le che descriviamo e molto comune ed ha

un costo approssimato di circa 1 Euro.

FUNZIONAMENTO E UTILIZZOll comportamento della LDR è quello di

una resistenza che varia il suo valore inmodo ìnversamente proporzionale alla

quantità di luce che incide sulla sua su-nprfirip scnsihilp aon la luminosità mas-.i-. l. rncic+nnzr -i .'16i r:ni ò o<trome->ll lld, ld lC)l)LCl l4O Ol )Uvr LUP' L !rtrLr' 'umente bassa, in caso di oscurità, invece,

vale alcuni milioni di Ohm.

ll valore è puramente resistivo e non

ha polarità

APPLICAZIONIE CIRCUITI REALI| : ronnl:zionp dpll',arcensione di luci e

lampade, puo essere uno dei principali

settori di impiego di questì sensori. ll va-

lore della resistenza di una LDR è in fun-zione della luce ambiente, e se è corret-

Un divisore di tensione fornisceuna tensione di uscita proporzionale alla luminosità che incide sulla LDR

tamente posizionata, puo servire per

aumentare o drminuire la potenza ap-plicata al sistema di illuminazione.

Quando una LDR e orientata verso

il basso, a pochi millimetri dal suolo,presenta una diversa resistenza a se-

conda del colore e della tonalrtà di que-qt: <rrnorfirio ln{:tli <o nr roqt'lrltim,a o

chiara riflette molta pirr luce che se fos-

se scura. Molti microrobot commercia-

ir, come il GROWBOT della società Pa-

rallax, dispongono didue LDR sulla par-

te anteriore, con le quali possono se-

nrriro rtnl lrAart2 coon:t2 qrl n:\/tmen-

to.ll circuito di adattamento elettrico di

una LDR è molto semplice, consiste in

ln n:rf itnrp di tensione. Basta colloca-

re una resistenza in serie per ottenereuna tensione di uscita analogica pro-

porzionale alla lumrnosità che incide

sulla LDR.

Per applicare questo segnale analo-gico al microcontroller è necessario l'u-lilizzo di un convertitore A/D.

Con due LDR si puo seguireuna striscia di tonalità diversa dalla superficie del pavimento.

+5V

V uscrR

t-I

I

I

I

t_

Sencore otÍiro di rtrsgi infrnrossi diretti

Sensori di temperatura:LM35 DZ e 1M335 A

n questa sezione, come già abbiamo detto,nrpqpnTprpmn ro nrrnai^:li rrrr++nric+irhn Àr,,,,-rpdil cdrdtter r5ucIe uel

sensori e attuatori che vengono utilizzarti abi-tualmente nele applicazioni di robotica e mi-croro00tca.

5{F{[*A Tre NE{A fr eSF4$lrReg&à_ilI sensori di temperatura forniscono, generalmente, una

pRcsehéTAxt*l'{H E {*il"r*Atut*NT*D i ag ra m ma dei col I ega mentie simbolo del sensore LM 35 DZ.

Schema dei collegamenti e strutturddel sensore LM 335 A.

tensione di uscita proporzionale alla temperatura alla

quale essi sono sottoposti. La regolazione della tempe-ratura è una delle aoolicazioni industriali e domestichepìù diffuse nella pratica.

Sia la dimensione sia il arezzo di ouesti sensori è rì-dotto, e pertanto sono molto adatti ad essere montatisu mrcroroOoîs.

Descriveremo due modelli commerciali molto oooo-

*e$seri dE *e*mpererfalr*a

Fotografia dei sensori di temperatura LM35 DZ e AD 590

lari: l'"1M35 DZ", prodotto da National Semiconductor

e distribuito da Rs Components, con un prezzo appros-

simato di 5 Euro, e il modello "1M335 A", ad un prez-

zo orientativo di 2 Euro, dello stesso produttore e di-

stn butore.

FUNZIOl{AMENTO E GESTIONEll sensore LM35 DZ ha l'aspetto di un circuito integra-to a tre terminali, e fornisce una tensione che varia li-

nearmente con la temperatura in ragione dt '1 0

mV/"C. ll range di temperature alle quali puo funzio-nare va da O"C fino a +l00oC, con una tensione diali-mentazione da +4 a +30 VDC e una corrente a ripo-so di 9'l pA, quando sara alimentato con +5 VDC. La

precisione è di 9"C.ll sensore 1M335 A di precisione, è un dtspositivo

che funziona come un diodo zéner a due terminali,quando è in funzione, ai suoi estremi fornisce una ten-sione direttamente proporzionale alla temperatura as-

soluta, con un fattore di 0,10 mV/'C. Puo lavorare in un

margine di temperature comprese tra -40"C e +'l 00'C.Ha rrn: nrpcisione di 1"C e a 5 VDC consuma una

corrente di 400 pA. La tensione di uscita è 2,13*Vouando la temoeratura è di 0"C.

APPLICAZIONI E CIRCUITI REALIll sensore LM35 DZ è molto usato nella misura della tem-peratura ambiente. Dato che il segnale che genera e ana-

logico, necessita di un convertitore AD per la sua trasfor-

mazione a digitale, e il suo successivo trattamento del pro-

gramma del microcontroller.

Nelle applicazioni rndustrìali, che richiedono maggioreprecisione, si utrlizza 1M335 A. tulilizzazione di questi

sensori dr temperatura analogici in sistemi basati sul mi-

crocontroller PlC, permette la trasformazione dell'uscita di

tensione variabile del sensore ìn una digitale composta da

otto bit. ll convertitore AD a otto bit fornisce un valore bi-

nario 0000 0000 per il segnale minimo, e un valore bina-

rio 1'l'11 1111 per quello massimo, Se il margine di tem-peratura misurato dal sensore oscilla tra 0"C e 100'C e il

crrcuito di adattamento genera un'uscita tra 0 e 5 VDC ri-

spettivamente, significa che per ogni grado centigrado il

segnale varia di 0,05 V ln questo modo se la temperatura

da misurare è di 50"C il segnale all'uscita del sensore sarà

di 0,05 x 50 = 2,5 V per cui il convertitore AD fornisce un

vaiore binario 1000 0000. ll convertitore con i suoi otto bitsupporta 256 codici diversi rl che signìfica che ogni incre-

mento nel valore binario rappresenta una variazione di

5 / 256 = 0.01953'12 V

Tastiere matriciali

n nltesta sezione nresenteremo le nrinct-"" '' r""^-r; ----++^.i-+i-L^ dei sensori deoli at_Pdil LdroLLErr)Lrrttq -- ,, --J"trretori che venoono utilizzati abitual-monte nellp annlicazioni di robotica e mi-croroDolrca.

SCHEDA TECNICA E COMMTRCIALELe tastiere possono considerarsi come un insieme di

pulsanti raggruppati secondo una matrice, in modo che

l'attivazione di un pulsante metta in comunicazione

una fila con una coìonna della matrice.

PRTSENTAZIONI T COILEGAMENTO

Fotoq rafia del la tastiera matriciale.

îasliere

Per gestire le tastiere con il PlCl6FB4si collegano le quattro lrnee piu srgnificative della porta B alle file e quelle meno stgniftcative alle colonne

Sono gli elementi più utilizzati nei prodotti basati su

microcontroller, per permettere una comoda Introou-zione delle informazioni e dei dati da parte dell'utilizza-tore.

ln questo caso presenteremo un modello commer-ciale da 16 pulsanti molto popolare, il cui riferimento e

ECO 1625006 della ditta SECME, con un prezzo ap-prossimativo di 13 Euro.

FUNZIONAMENTO E UTILIZZO| '16 pulsanti di questo sensore per l'ingresso dei dati,sono disposti su quatt'o file e quattro colorne, forman-do una struttura matricrale.

L'attivazione di uno di questi pulsanti, comporta il

collegamento elettrico fra una fila e una colonna. Nor-malmente tutte le file sono isolate elettricamente dallecolonne, e premendo un pulsante si origina il contattofra di esse.

Anche se sui pulsanti della tastiera in fotografia so-

no stampati i 16 digit del sistema esadecimale, esistonomolti altri modelli con simboli differenti, e si possono

0rodurre secondo le necessità dell'utente.

APPLICAZIONI E CIRCUITI RTALILa tastiera e un sensore economico e semplice che per-

mette di introdurre una grande quantità di informazio-ni al sistema basato su microcontroller.

Per gestire la tastiera il microcontroller PlC16tB4,che e quello utilizzato dal nostro robot, rmpiega un in-forn tnt rha <i nrndl.o n":ndn ci mn.lifi.. l^ .+-+^ l^^iLr rL rr prvuulL vuor ruv Jr I rvuil tLo ,u )to tu tugt-.^

^i llnl ^"al.iî.i nl^l15 61r:ttrn linoo elt tnarcco (]t una quar5tast oeil_ y__,., _. ,,,:r.-rsso ptu st-

gnificative della porta B (R84-RB7). S collegano le quat-tro file della tastiera alle quattro linee piu significativedoll: nnrt: R lp nr r:rtrn rnlnnne qi rnllon:n6 rlln ar rrtyuu. r. U lulvl ,l lc )l lvl|EVCl lW OllE \_1Ud L-

tro linee meno signif catrve della porta B, e tramite que-

ste ad una ad una e in modo sequenziale si introdurraun livello basso sulle colonne. Se ad un certo punto vie-ne premuto un pulsante, si unírà una fila con una co-lonna, in questo modo, quando il livello basso sarà in-

trodotto nella colonna, questo passera nella fila asso-

ciata facendo variare il livello logico di una delle lineepiù significative della porta B, provocando un interrupt.La routine dell'interrupt si incaricherà in primo luogo diverificare quali sono la fila e la colonna coinvolte, e ne

dedurrà il oulsante associato.

liqstiere

Sensori optoelettronici

n flrtrqt: <pTrnnp nfesen-

teremo le principali caratte-nstiche dei sensori e attua-tori r^hp \/trnflónn ttiliTT2li

abrtualmente nelle applica-i robotica e microrobotica.

PRESENTAZIONEGENERALEE CARATTERISTICHE

Sono disoos,tivi che modif,cano al-

cuni loro parametri elettrici quandosono sottoposti alla luce. Inoltre cr

sono modelli che emettono luce in

f unzione dell'ecc''tazione elettr ca

che ricevono.Descrrveremo dre tip, 61 t"ttot

ontnplettrnnir-' tr,a i niU USati

DIODI LEDEMETTITORI DI LUCE

Generalmente sono giunzioni d

semiconduttori che emettono una

'adiazior e luminosa, che puo esse-

re d, rrna f rentcnza invisibile all'oc-chio umano, come l'infrarosso,^".^...]^ .i .^^l;-.,,^. +^^-i^,.^ {"-\_.ludruu Jr dvptrLú urtd tc|)tu tc ild

i loro terminali.Nei comandi a drstanza per i

controllo di molti apparati possiamo

trovare i diodi LED emettitori di luce

infrarossa, cone quello della frgu.a.

FOTOTRANSISTORSono transisior sneriali la cu' base e

nrodi<nnc.t: nor rirorrero lr,.a nr^drr-

cendo lo stesso effetto che avremmoottenuro applicando ula corrente.

In questo modo, quando la ba-

se del 'oLotransistor riceve luce, ci-

I-----IIII

-zioni d

I comandi a distanza dei televisorl contenqono un diodo LED emettitore di luce infrarossa

USCITA

FOTOTRANSISTOR

La corrente del fototransistordipende clalla luce che incide sulla sua base e che e emessa da un LED

Optoeletilronicc

cola una corrente tra l'emettitore e il col-

lettore.

SPTOACEOPPIATORISono capsule con la forma di circuito in-tpnr2tn rhp ronlcnnono due circuiti ìso-LL:,|qLv,'..''y"'

lati, e fra di loro l'informazione è veico-

lata dalla ìuce. Forniscono un eccellente

isolamento elettrico fra l'emettitore e il

rrcevrtore.

DISPLAY LCDI display a cristalli Iiquidi sono molto uti-lizzati nei sistemi con i microcontroller,perché permettono di mostrare informa-zinni nli ta<t^ o nrafira aà ttn nrozztt o

con dimensioni ridotte. Consistono in un

condensatore planare, formato da strati

metallici molto sottili, da risultare addi-

rittura trasparenti, f ra i quali si introducecome dielettrico un cristallo liquido in

forma nematica. Se non si applìca ten-<inno f r: lo nlerrho il --i-+^rr^ : +---^ -,- , ,, Lr r) td ilu q Lr d)Pc-

rente, però in presenza di tensione si

produce una variazione nella riflessione

e la rifiazione della luce lo rende opaco.

CELLU LEFOTOVOLTAIEHESono giunzioni PN che fornisco-no tensione ai loro terminaliquando rìcevono una radiazionelumrnosa.

Pe" ottenere :ntens;ta apprez-zabrli sono necessare grandì su-

perfici di captazìone della luce;quindì, normalmente sì collega-no varie ce'le i^ serre e r paralie-

lo, per ottenere la potenza ne-

cessaria.

L'energia che si ottiene conquesli dispos,tivr si ch;ama ener-gia fotovoltaica ed è molto utiienelle zone con molte ore di sole

al giorno e lontane dalle linee

elettriche. Il costo del loro man-tenimento è molto basso e forni-scono una energia rinnovabile e

pu lita.

Struttura interna di un optoaccoppratore

Dsplay a cristalli liquidi

Olr*oeletlroniaa

Termistori NTC e PTC

n questa sezrone sarannopresentate le principali ca-

ratteristiche dei sensori e

altuatori che si utìlizzanoabitualmente nelle applica-

zioni di robotica e microrobotica.

SCHEf}A TECNTCA €ESF4MERCÍALE

Questi due modelli di termistori si

caratterizzano dal variare della lororesistenza interna in funzione della

temperatura a cur sono sottopostr.ll PTC ha un coefficiente dr tempe-ratura positivo, sarebbe a dire, la re-

sìstenza ai suoi capi aumenta con la

temperatura.Al contrario, i termistori NTC

hanno un coefficiente negativo di

temperatura e funzionano al rove- Modelli classici dei termistori PTC.

scro, a maggror remperarura mrnor

resistenza. Nella figura è mostrata la forma delle duecurve R-T (Resistenza - Temperatura) che corrispondo-no a questa coppia di sensorì.

Entrambi i termistori sono progettatr per funzionare

in un range di temperature determinato, e alcuni mol-to precisì hanno una curva R-T molto stretta, per ridur-re la tolleranza.

I prezzi di questi sensori non sono alti, e sono pro-

dotti in numerosi modelli da diversi

fabbricanti. In seguito descriveremoalcuni di quelli distribuiti in tutto il

mondo dalla RS Components.

PRgSTNTÀggSruf;E il*tLf;GAffifiNT*I termistori PTC hanno due presen-

tazionr classiche, in forma di disco o

di vite, come mostra la figura.

FUNAIÚNA$4TFIT$H UîTLTAXSI PTC a bassa temperatura hannouna resistenza ridotta, dell'ordine

<N ."-Z.q'F':9:q;c

i

TEMPERATURA

Curve caratteristiche R-T (Resistenza-Temperatura) corrispondenti ai termistori PTC e NTC.

Senrsri Éermici

di 1 ( o nr rÀ fr rn7;^n-r^ +raur r r\ s vuv rur r4rvr rolc Ll o

-55" C e +180o C. ll modellotinn yito rnn l: qfpqqr +nrrL'Vv v rLL, Lvr I rq JIIJJO LCIII-

peratura di riferimento. am-mette un ranoe fra -20" C e+'155' C.

I sensori NTC si utilizzanoa volte nella misura di tem-perarura e presentano una

tolleranza del20o/o a 100" C.

ll modello GLl6 ha una resi-

stenza di 1 N/O a 20' C e

puo arrivare ad un valore mi-nimo di 170 O.

APPLICAZIONIE CIRCUITI REALII PTC descritti sono ideali neirirrr riti di nrotczionp p aVViSO

di temperature elevate nellestrumentazioni industriali. La

piccola dimensione dei mo-delli a forma di disco ne per-

Modelli di NTC incapsulati in vetro.

dei 100 Q, pero aumenta rapidamente con un fattoredi x100, approssimativamente, quando si supera la

temperatura di riferimento T. ll modello PTC a disco contemperatura di riferimento T = 80" C ha una resistenza

mette l'introduzione nelle bobine dei motori e nei con-tenitori di altri prodotti.

Quelli a forma di vite da montaggio, in alluminioanodizzalo, si possono facilmente avvitare nei dissipa-

tori di calore e nei telai deglistrumenti, offrendo un'ele-vata conduttività termica.

Per quanto riguarda le ap-plicazioni degli NTC incapsu-lati in vetro, esistono model-li dedicati alla misura dellatemperatura, al controllodell'ampiezza e della tempo-nzzazlone.

Inoltre esistono versioniadatte per lavorare a tem-nor:trrrp anmnrpqc f fa

+'l 00" C e +450' C, conuna tolleranza del 20% a

100' C. Nella figura si mo-.+"- l- {^+^^"-+i- ,]; ,,^ +^")LIO rO tUtU9tdId UI UI LCI-

mistore a disco (NTC) di uti-lizzo generale in applicazio-ni destinate alla limitazionedi rorrpntp p ,alla nrotezio-ne dei circuiti.

Termistore NTC a disco per la protezione dei circuiti

Sensori lermici

ljaltoparlante

n questa sezione saranno presentate le

orincioali caratteristiche dei sensori e at-tuatori che si utilizzano abitualmentenelle aoolìcazioni di robotica e microro-botica.

SCHEDA TECNICA E COMMERCTALEL'altoparlante è uno deglr attuatori più semplici e pra-

tici. Trasforma l'energia elettrica in energia meccanica.

la quale spostando le particelle di aria genera il suono.Uelemento fon-damentale della

struttura fisica

dell'a lioparlan-te è una bobinamobile che si

Parti principali di un altoparlante:1 - Anello elastico2 - Cono3 - Magnete permanente4 - Poli del magnete5 - Contenitore6 - Bobina mobile7 - Anello di centratura

trova situata all'interno del camoo di influenza di un ma-

gnete permanente. Quando è attraversata da una cor-

rente elettrica, grazie alla forza controelettromotrice. la

bobina si muove, e con essa un cono rigido al quale è col-legata. Lo spostamento del cono provoca lo spostamento

delle particelle di aria che lo circondano, dando origine al

suono. Dato che gli spostamenti della bobina sono pro-

porzionali alla corrente elettrica che la attraversa, se que-

st'ultima varia al ritmo di un'informazione sonora, questa

viene riprodotta grazie agli spostamenti del cono.

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTIGli unici collegamenti dell'altoparlante con l'esterno sono

due poli che si trovano collegati agli estremi della bobina

mobile. Le dimensìoni degli altoparlanti fanno riferimen-

to al diametro del cono rigido, e di solito sono multipli di

Su I l' esterno del conten itoresono riportati i valori dell'impedenza della bobina e della potenza che può soppoftare

1'eiltopcrrlqnle

pollice; un pollice equivale a25,4millimetri. Gli altoparlanti dedica-

ti alla riproduzione di suoni bassi

harno una dimensione superiore,ai 6 nollir-i mentre orrelli destina-

ti agli acuti sono più piccoli.

Sull'esterno dell'altoparlantesi scrive il valore dell'impedenzadoll: hnhin: o l: nnfanz: rhaugilo uvuil ru, L ru PvLgl l4o ll lg

nrn (nnnnrt:ra (o-* sr supera

quest'ultima limitazione si di-strugge l'altoparlante.

FUNZIONAMENTOE GESTIONE

Gli elementi principali dell'alto-parlante sono indicati nella foto-grafia e sono tre: bobina mobile,

cono rigido, e anello di centratu-ra rhe e orrello che îiene la bo-

bina mobile nella posizione cor-

retta all'interno del ferro della

calamita. L'anello deve essere di

Per evitare che le onde frontali entrino rn conflittocon quelle posteriori, l'altoparlante è montato su di una cassa acustlca

Altopa rla nte smo ntato.Si possono vedere la bobina mobile, il cono e I'anello di centratura.

materiale elastico per permettere lo

spostamento verticale del cono, man^n ^rralln lrtorrlo

APPLICAZIONIE CIRCUIn REALI

Quando si applica un segnale elet-trico contenente informazione so-

^^"- .,..l .,^ -'+^^-"1-^+^ -hn n liI tut d du u r d{tupc rd r Lc, LrE E il-

bero in aria, il cono vìbra e muove

l'aria sia davanti che dietro. Questo(r,nnnné lr nonor:ziqne di OndeJuv|/vl

sonore frontali e posteriori, che

avendo diverse fasi oossoto arri--^^+"-.+-"-i ^^vare a conì.ra5ì.arsr oppure a som-

marsi. Dopo vari rimbalzi, queste

onde arrivano al nostro orecchio,

con ritardi differenti e producendo

un suono de'ormato e carenle dih:cco fron|lpnze Pcr ^,,i+-"^ ^,,^cvrrorE 9uE-

sto fenomeno gli altoparlanti ven-gono montati sulle casse acusti-

che, che convogliano le onde in

modo adeguato e impediscono ledistorsion i.

Interruttori di prossimità

n questa sezrone saranno pre-

sentate le principali caratteristi-che dei sensori e attuatori che si

utilizzano abitualmente nelleapplicazioni di robotica e micro-

robotrca.

SCHEDA TETNICAE COMMERCIALEGeneralmente si tratta di interruttorinormalmente aperti (N/A) che chiudonoi loro contatti quando viene rilevato un

oggetto ad una determinata distanza.Si possono dividere in due grandt

gruppi: quelli di tipo induttivo e quelli

di tipo capacitivo. Nei primi, quando si

rileva un corpo metallico, si altera il

campo magnetico nel dispositivo, men-tre in quelli capacitivi varia il valore del-la caoacità.

lnterruttore di prossimità di tipo cilindrico liscio

lnterruttore induttivo, modello rettanqolare.

Queste alterazioni influenzano gli

amplificatorì integrati che sono con-tenuti all'interno del sensore, e che

forniscono un'uscita on-off.Esiste sul mercato una grande

varietà di modelli di interruttori, ne

descriveremo alcuni molto interes-santi, distribuiti a livello mondialed: R( l-nmnrìnont<

PRTSENTAZIONTr CCILLEGAMINTIFra gli interruttori induttivi, presentia-

mo quelli a cilindro liscio e quelli a

forma rettangolare. I primi sono forni-ti con il cavo schermato di collega-mento in PVC, protettr contro i corto-circuiti e l'inversione di polarita sull'a-limentazione. ll modello rettangolaredrspone di un LED che si accendequando vrene rilevato un oggetto.

Ssnsori u dislsnzu

lnterruttore di prossimità di tipo capacitivo con distanza di rilevamento regolabile.

I modelli Vl30 e M'lB che distribuisceRS Cnmnnnentq sono interruttori di

prossrmità capacitivi che possono es-

sere utilizzati in modo diretto nel cir-

cuito, in quanto possono gestire una

corrente srno a 250 mA.

Dispongono di un LED che segna-

la quando il sensore è acceso e di un

altro che si iìlumina quando viene ri-l^',-+^ , ,^ ^^^^++^revdL\J uil uvvcrLU.

FUNZIONAMENTO E GESTIONEGli interruttorr di prossimità induttivi del tipo a cilindroliscio sono quelli più piccoli, hanno un diametro di 3 odi 4 mm e possono essere alimentati da una tensioneromnresa f ra 10 e 30 \/DC mentre ner la ve rsione con

diametro da 6,5 mm il margine di tensione arriva sino a

60 VDC. Possono lavorare con temperature fra -25" e

+70' C e sono prodotti in tre modelli, a seconda del

diametro del cilindro (3, 4 e 6,5 mm).

CARATTERISTICH E TECNICH E

Gli interruttori a forma rettangolare possono essere di

tre tipi, a seconda del modello e della frequenza di la-

voro. fra 1 e 2 KNz, con una corrente di commutazionefra 50 e 200 mA.

Gli rnterruttori capacitivi hanno la possibilita di re-

golare la distanza di rilevamento fra 0 e 1O mm, su cor-

oi che non devono necessariamente essere metallici.

Possono lavorare ad una frequenza di 10 KHz.

APPLICAZIONIE CIRCUITI REALIIn generale servono per rilevare la presenza di oggettiall'interno del campo di lavoro di cui dispongono; gli in-

terruttori induttivi sono destinati ai corpi metallici, i

quali presentano diversì coefficienti di riduzione a se-

conda del metallo di cui sono composti. Quelli capaciti-

vi possono rilevare corpi di cartone, legno o PVC.

frequenzo di comnotozione

Distonzo di rilevonenfo

(orrenle di eommutszione

M3

3 Khz

0,é mm

100 mA

M4

3 Khz

0,8 mm

200 mA

Mó,5

500 Hz

1,5 mm

100 mA

Sensori q dislnnzcr

Interruttori otticidi prossimità

n questa sezione saranno presentate le principali

caratteristiche dei sensori e attuatori che si utiliz-

zano abitualmente nelle applicazioni di robotica e

mìcrorobotica.

PRESENTAZIONE GENERALE

Nell'industrìa in generale e in robotica in particolare,

sr utìlizzano molto i sensori che rìlevano la vicinanza

degli altri oggetti. ll nostro amico Monty dovra rea-

lizzare molti compiti in cui descrivendo delle traiet-torie potrà incontrarsi casualmente con degli ostaco-

li sul suo cammino. Rilevarli e conoscerli sara una

delle azioni immediate per portare a buon fine il suo

compito, e per questo necessita di sensori che lo av-

vertano della presenza, ubicazione e volume di que-

sti ostacoli.ll metodo più efficiente consiste nell'utiììzzare i

raggi della luce per rilevare la presenza dì un corpo.

Per questo sono necessari un emettitore e un ricevi-

tore di raggi. Quando un ostacolo si interpone fra i

due sensori, impedisce che il ricevitore riceva la luce,

oppure trovandosi di fronte riflette i raggi che arriva-

no al rrcevitore.

In questo capitolo saranno presentati una serle

di interruttori ottici di prossìmità commerciali, di-

stribuiti dalla ditta RS Components. I lettori che

Fotografia del fotointerruttore a profilo sottile.

desiderassero ricevere informazioni tecniche piÙt

dettagliate oppure acquistare questi sensori, pos-

sono richiedere il cataloqo completo direttamenteall'azienda.

FOTOINTERRUTTORIA PRONLO SOTTILE, MODELLO E3JM

Questo interruttore ottico fabbricato da Omron

controlla un relè capace di sopportare 3 A a 250

VAC. I contatti sì oossono selezìonare fra normal-mente aperti (N/A) e normalmente chiusi (NiC), e

cambiano il loro stato quando il sensore rileva un

co r00.Uattivazione del relè si può avere quando incide lu-

ce sul ricevitore o quando non incide, a seconda della

necessità. I raggi luminosi che invia l'emettitore sono ri-

flessì da un catarifrangente che impiega la tecnica del-

la luce polarizzata per evìtare riflessioni di luce errate.

Ouando è necessaria un'unità di attuazione diretta del-

la luce sul ricevttore, si fornisce la coppia emettitore / ri-cevrtore.

Oltre la versione standard esistono modellì tempo-

rizzali, che permettono di selezionare l'uscita con un ri-

tardo alla chiusura, all'apertura oppure istantanea, con

tempr compresi fra 0,1 e 5 secondi. ll prezzo di questi

sensori varia da 90 a 150 Euro approssimatlvamente, a

seconda dei modellì.

CARATTERISNCHE TECNTC H E

Distanza di rilevamentoModello E3JM-10M4TG: 10 m

Model lo E3J M-R4M4/R4M4TG:

4m con il riflettore standard

Modello E3JM DS70M4/DS70M4TG:regolabile fra 0 e 0,7 m

Tensione di alimentazione:da 12 a 240 VDC e da 24 a 240 VAC

Commutazione a relè: 3 A a 240 VAC

lndicazione di rilevamento: LED rosso

Tempo di risposta: 30 ms massimo

Temperatura di f unzionamento:da -25" a +55" C

lnterrullorl oltld

INTERRUTTORE DI PROSSIMTTÀA BARRIERAVìene commercializza|o in una scatola di alluminio dicolore nero, dalla quale esce una lente; da questa len-te esce il raggio di luce infrarossa, generato dall'emet-titore, che colpisce ilcorpo da rilevare e si riflette, rien-trando dalla stessa lente sino al ricevitore che è allog-giato nella stessa scatola. Con il sensore viene fornitoun disco speciale, per provocare una riflessrone ottr-male. Questo disco può essere montato sull'oggettoda rilevare.

La distanza di lavoro è 3 m, distanza che puo essereminore se si usa un riflettore diverso da quello fornitocon il prodotto. Questa unità controlia un contatto iso-lato di un relè che si attiva quando il raggio di luceemesso è ricevuto dal ricevitore, illuminando ancne unLED di segnalazione.

CARATTERISNC H E TECNIC H E

Tensione di alimentazione:110/240 VAC a 50/60 Hz

Temperatura di funzionamento: da -'l 0' a +55o CTempo di risposta: 120 ms massimoFrequenza di funzionamento massíma: 2 Hz

Valore nominale dei contatti del relé:2Aa250VAC

SENSORE FOTOELETTRICO

Si tratta di un'unità che combina emettitore e rice-vitore luminosi in alloggiamenti separati da una sca-nalatura, che misura da 2 a 15 mm, fra cui devepassare il corpo da rilevare interrompendo il raggiolumrnoso.

La commutazione del contatto di uscita si puo atti-vare con luce o con oscurità ed è molto impiegato nelrilevamento di stampe di etichette, linee di stampa e si-

stemi di conteqqio.

E fabbrrcato da Erwin Sick Ltd ed ha un prczzo ap-prossimativo di 120 Euro.

CARATTERISNCH E TECNIC H E

Tensione di alimentazione: da 10 a 30 VDCTemperatura di funzionamento: da -20" a +60" C

Corrente di commutazione: 100 mATempo di risposta: 'l ms il modello WF15Frequenza massima di rilevazione:

500 Hz il modello WF15.

INTERRUTTOREDI PROSSIMTTÀ CON NBRA OTNCAEsistono due versioni di questo prodotto, una per la rile-vazione diretta del raggio di luce e l'altra per la rilevazio-ne per riflessione. La sua caratteristica principale è chedal contenitore fuoriescono due cavi in fibra ottica, chepermettono di montare l'emettitore e rl ricevitore di lucenella posizione più adeguata. I cavi in fibra ottica hannouna lunghezza di 2 m, però, insieme al prodotto è inclu-so un coltello speciale per tagliarli alla misura desiderata.

Uno dei cavi trasmette il raggio di luce e l'altro lo ri-ceve. Nell'unità di rilevazione diffusa ossia per riflessio-ne, i due cavi confluiscono all'interno dello stesso ter-minale. Le due versioni dispongono della regolazionedella sensibilità e di un LED indicatore per autodiagno-si. Uunità di controllo ha un prezzo approssimato dì 132Euro, mentre i cavi di fibra ottica costano circa 44 Euro.

CARATTERISTICHE TECNIC HEMetodo di rilevazione: luce rossa visibileTensione di alimentazione: da10 a 28 VDCCorrente di uscita: 100 mA massimo

Frequenza di funzionamento: 2OO Nz masstmoTemperatura di funzionamento: da -20'a +60" C

Distanza con rilevazione diretta: 5 cmDistanza con rilevazione diffusa o riflessa: 2 cm.

!iHffiTffi

lnterruttore di prossimità a barrieraretroriflessivo.

Fotografia del sensorefotoelettrico.

lnterruttore di prossi mitàa fibra ottica.

:ìi,:

.,.,x,

.:

lnlerrultori ottici

Interruttori ottici di prossimità(2^ parte)

riflessa, e si puo regolare la sensibilità di ogni colore in

modo individuale. Dispone di una luce pilota di segna-

lazione e di uscita PNP orotetta contro i cortocircuiti

{ARAFTf; RSSTX{ !"{ g gilC N ge 3"i r

Temperatura di f unzionamento:da -1 0" C sino a +55o C

Tensione di alimentazione: da 1O a 30 VDC

Consumo di corrente: 60 mA

Uscita nominale: 100 mA

Frequenza di commutazione: 1 KHz

Raggio di rilevamento: da 12,5 sino a 60 mm

lmmunità alla luce esterna: fino a 20 K lux

sINSSRI ùTT!C# A VTTE

Omron fabbrica un piccolo sensore ottjco del tìpo a n-

flessione, che ha una lunghezza totale di 95 mm e che

si puo fac,lmenre avvitare. Puo riievare oggetti oosti si-

no a 2 metri di distanza, utilizzando il riflettore fornitonormalmente insieme al sensore. come si ouò vedere

nella fotografia.ll tempo di risposta è di circa 2,5 ms e le uscite PNP

e NPN si possono selezionare in modo che i contatti fi-nali si possano configurare come N/A oppure N/C, a se-

s{ANNTR DI CSLORTSi tratta di un sensore ad altenrpst:zioni ran:re di rilevare

aree di un colore unico o fino a

tre colori differenti. È fabbricatodalla ditta Erwin Sick Ltd, e il suornctó npr rrn rnloro e d,l clrca 722

Euro, mentre per tre colori è di

circa 969 Euro.

ll colore o i colori si imposta-

no nell'unita in modo manuale,

o mediante un PLC esterno, uti-lizzando il metodo dell'autoap-prendimento.

La rilevazione del colore può:rnrenire ner inridenza diretta o- Y-', "

Foloorafia dcl scnsore ner i colort

rnnd: dollo ocinonzo o r^loll':n-

p licazione.I p rrnit: sono nrotette con-

tro i cortocircuiti, e sono fornitecon un cavo di 2 metri di lun-ghezza, debitamente col legato.

A titolo orientativo, il prezzo si

può approssimare a BB Euro.

fÀRA?TSRAsffie +{rTF{Ng{*ÈgTensione di alimentazione:da 12 a 24 VDC

Corrente di uscita: 100 mA

massimo

Tempo di risposta: 2,5 ms

Temperatura di funzionamento:da -25' C sino a +55" C

Stadio di uscita: PNP o NPN, selezionabile

Raggio di rilevamento: 200 cm con il riflettore forn

to dalla casa

5gr{5*R€ A RSFLES53*Ns e*ru VITSLa casa Baumer Electric costruisce due sensort a rifles-

sione diffusa, identificati con la sigla MlB e M30, capa-

Fnfnnraf ia clall'inforn ttfnro

ottico a vite con il riflettore che lo accompagna.

InterrsÈfi*rl oÉfiai

ci di rilevare oggetti, grazie alla

luce riflessa, a 200 mm e a 2 mrispettivamente. Questi prodottisono commercializzali, così co-me tutti quelli di questo capito-lo, da RS Components

I contenitori di questi rnter-ruttori ottici sono nichelati e si-

gillati, e dispongono di una re-

golazione della sensibilità, e di

un LED che indica lo stato del-l'uscita .

ll modulo M3O dispone an-che di un LED intermittente co-me avviso di malfunzionamen-to. Questo LED lampeggia

FOTOINTERRUTTOREA LEVETTAIn questo caso il sensore ha l'emettitore e

il ricevitore posti uno in fronte all'altro, se-

^-"-+i 'J^ ,,^- --^^^l-rparar oa una scanaralura In cut vtene In-

trodotta un'aletta girevole. quando qual-

che corpo mobile la sposta per il verso giu-

sto.

È composto da un fototransistor e da

un emettitore di luce infrarossa. L'aletta gi-

revole, azionata mediante una leva, inter-rompe il raggio di luce e commuta I'uscitadel transistor, permettendo così l'attivazio-na dollo nnrto lnnirho f-l: rtî nra77^ 2n-

prossimativo dr circa 3 Euro.

Fotointerruttore con levetta girevole, cheinterrompe il raggio di luce.

quando cessa la ricezione della luce in condizioni otti-mali, anche se l'unità continua a f unzionare.

Per entrambi gli interruttori è possibile regolare la di-stanza di rilevazione, mediante un potenziometro, sinoa lunghezze minime molto vicine al pannello frontale. ll

sensore M18 ha un prezzo orientativo di circa 80 Euro,

mentre il sensore M30 costa quasi il doppio.

CARATTERISTICH E TECNICH E

Modello: M18, M30Distanza massima di regolazione: 200 mm, 200 cm

Tensione di alimentazione: 10-30 VDC, 10-40 VDC

Corrente di commutazione: 200 mA, 400 mAFrequenza massima di commutazione:

1 KAz,200 Nz

Temperatura di funzionamento: da 0" C a + 65" C

Stadio di uscita: Transistor PNP

lnsieme di emettitore e icevitore a barrrera, con laser

CARATTERISTICH E TECNICH EDiodo di ingressoIntensità di picco: 3 ATensione inversa VDC: 3VPotenza massima: 'l 00 mWFototransistorIntensità di collettore massima: 100 mA

Corrente continua di collettore: 25 mAPotenza dissipata: 100 mW

SENSORI LASERtulilizzo di un laser nel modulo ricevitore, permette la

rilevazione di oggetti situati a una distanza da 1,6 mmfino a 8 m. Utilizzano come fonte luminosa una luce

rossa visibile, e dispongono di una regolazione della

sensibilità mediante un potenziometro. Sono fabbricatidalla ditta Baumer Electrìc.

Hanno un'uscita PNP e un'uscita speciale per le pro-

ve; il costo approssimativo dell'ìnsieme mostrato nella

fotografia è di circa 600 Euro.

CARATTERISTIC H E TECNICH E

Modulo: Emettitore, Ricevitore

Punto focale del raggio: 0,4 mIndicatore di acceso: LED verdeIndicatore di uscita: LED giallo

Indicatore di regolazione: LED verdeTensione di alimentazione: 10-30 VDC, 10-30 VDC

Corrente di commutazione: 200 mATempo di risposta: < 0,1 ms

Tipo di laser: lECB25-1/1993Sorgente luminosa: Laser rosso

Lunghezza d'onda: 675 nm

lnlerrul{ori oltiti

(r)

alcuni altoparlanti per gli acuti posso-

no emettere f requenze superiori a

20 KNz. Secondo il principio usato nel-

l'emissione delle onde, si impiegano

due tipi fondamentalì di trasduttori:- Magnetorestrizione: si sotto-

pongono ad un campo magneticooscillante pezzi magnetici in grado di

variare il loro volume, mettendo in

oscillazione l'aria circostante- Piezoelettricità: si basa su di un cri-

stallo piezoelettrico, la cui oscillazioneproduce le onde ultrasoniche. Sono

economici e semplici, quindi sono i più

usati. ll circuito di applicazione, che ptù

avanti descriveremo, impìega un tra-

sduttore piezoelettrico da 40 KHz, che

determina un periodo dt 25 microse-

gli ultrasuoni, dell'ordine dei 340 m/s, îa sì che i circui-

ti di emissione, ricezione ed elaborazione siano abba-

stanza semplici.

Altri vantaggi inerenti agli ultra-

suoni sono:- Hanno un'eccellente direzionabi-

lità, come illustrato nella figura.- Non sono influenzati dal fumo e

dalla polvere.

- Possono rilevare oggettr traspa-

renti alle onde luminose.- fallìneamento del raggio di onde

ultrasoniche e meno critico che per

altri tipi di onde.- (onrrnnn I: lanne della f ifleSSiOne

Sensori qd ultrqsuoni

condi. Con queste caratteristiche, la

distanza fra due onde consecutive di ultrasuoni sarà:

Distanzaminima:v.T== 340 . 2511.000.000 = 8,5 mm

Ultrasuoni

e onde degli ultrasuoni oscillano ad una fre-quenza superiore a quella dell'udito, e il loro

range è compreso fra 20 e 400 KHz o più.

Sono molto adatte a misurare drstanze picco-

le nell'aria e distanze un po' più grandi nel-l/^-^,,- /-^^-.\ | - .^l-+;,,- l^^+^'-- ^ -' 'i .i -I acqud (sorìdu. Ld rerdilva lenlezza a cul 5l propagano

ll raggio degli ultrasuont st

concentra a partire da 5 m dall'emettitore, mrgliorando la sua direzionabilità

delle onde luminose. Uangolo di incidenza è uguale al-

I'angoìo di riflessione.

TIPI DI SENSORT AD ULTRASUONII metodi oer la oroduzione di onde ad ultrasuoni sono si-

mili a quelli per la produzione delle onde udibili, infatti

Schema a blocchi di un circuito per l'appltcazione degli ultrasuoni

romlnercicrli

Schema dell' emettitore ad ultrasuoni

UN CIRCUITO APPLICATIVOPER MICROROBOTICA

Nella figura è mostrato lo schema a blocchi di un cir-cuito pratico che contiene un emettitore e un ricevitoredi ultrasuoni, e un microcontroller che gestisce tuttol'insieme. Lemettitore genera onde da 40 KHz quandoil PIC attiva il segnale Enable. Utllizza un sensore pie-

zoelettrico alimentato da un multivibratore astabile, ba-sato su di un temporizzalore 555. Quando il PIC gene-

ra il segnale Enable, mette in marcia un contatore in-terno di impulsi di clock, che si fermerà quando il rice-vitore riceverà l'onda riflessa.

Nel ricevitore si usa un altro trasduttore piezoelettri-co, che riceve l'onda riflessa dell'emettitore. Dato che ilsegnale prodotto è molto debole, deve essere amplifi-cato in due stadi, formati dai transistor T1 e T2. ll se-

attivato al momento dell'invio del raggio di ultrasuoni,all'attivazione di Enable. ll compito del PIC è mettere in

marcia un contatore di impulsi quando genera il segna-le Enable, e fermarlo quando riceve l'impulso di uscita

del ricevitore.Conoscendo il valore del conteggio del contatore di

impulsi si puo calcolare il tempo che l'onda emessa ha

impiegato per riflettersi nell'ostacolo e ritornare. Datoche le onde si spostano ad una velocità di 340 m/s, e fa-cile calcolare la distanza fra l'emettitore e l'ostacolo.

FUNZIONAMENTO E UTTLIZZOLa distanza da misurare si calcola come il prodotto del

tempo trascorso fra l'emissione e la ricezione dell'im-pulso ultrasonico, per la velocità del suono diviso due.Per la misura di grandi distanze sono preferibili ultra-suoni a bassa frequenza, dato che l'assorbimento del-l'aria in questo caso è un parametro importante. Per la

misura di distanze brevi, sono più adatte le alte fre-quenze, dato che e possibile ottenere una precisione

maggrore.I trasduttori che inviano e ricevono gli impulsi ad ul-

trasuoni possono essere di tipo piezoelettrico o capaci-tivo. I primi sono basati su di un cristallo di quarzo po-

sizionato fra due lamine metalliche ricooerte da un ma-teriale acustico. Quelli capacitivi variano la capacità conil movimento di una sottile lamina di plastica

Gli ultrasuoni si impiegano in preferenza nella rilevazio-ne di oggetti piani messi in modo perpendicolare al rag-gio di onda emesso. Con altri angoli variano sia la pre-

cisione che la sensibilità. Dobbiamo considerare che Ia

polvere in sospensione assorbe il suono.gnale amplificato è por

rettificato dai due diodiD'l e D2, insieme al con-densatore C2. Comenossiamo vedere dallo

schema, lo stadio di

uscita e formato dai

transistor T3 e T4, che

formano un circuito a

scatto. Quando la basedi T3 ricevp rrna oolariz-zazione sr rneriorp a O 25

mV T3 si satura e T4 si

hlorr: npner:ndo rjn

imnrrìso in D3 che serve

ner fermare il contaloreF", ,-,

di impulsi che era statoSchema elettrico dello stadio ricevitore di ultrasuoni

9'.,9n-so1i'.gg xlttrty,,-9*!,l ,f,-o-"s..s.€,r,t1.,.H,f,*|'..*..*.,,,,,,,,,

Ultrasuoni

Misurando il tempo impiegatodagli ultrasuoni,

'dalla loro trasmissione sino alla lororicezione, Montyriesce a calcolare la distanza chelo separa dagli oggetti.

(il)

SCHEDA TECNICA E COMMERCIALE

a tecnica degli ultrasuoni è molto interessanteper la misura di drstanze senza contatto, ed eimpiegata in una vasta gamma di sensori di

prossimità. ln microrobotica è molto efficace per

la rilevazione degliostacoli e per aiutarea prendere le decisioni

a seconda della di-stanza rispetto all'og-getto rilevato. N/ìonty

dispone di un emetti-tore e di un ricevitoredi ultrasuoni per cal-

colare le distanze cheln <an2r2n^ d:nli""v"ostacoli che si pongo-no sul suo cammino.Sono utilizzate fre-quenze superofl a

quelle udibili , fra 20 epiu di 400 KHz, se-

condo la distanza da

misurare. ll range delle misure va da pochi centimetri a

oiù di 100 metri.

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTOLa sonda ad ultrasuoni mostrata nella figura è costruitadalla ditta Pepperl and Fuchs, e funziona come un sen-

sore di prossimità, per il controllo delle distanze daqualsiasi superf icie

liscia, solida, liquidao nohreroq: Forni-

sce un'uscita analo-nir: <i: in ton<inno

che in corrente; di-spone di un connettore a 4 piedini tramite rl quale si

eseguono le funzioni di apprendimento e di compensa-zionp della tpmnpratr rra.

Fra le caratteristiche oiù imoortanti del sensore del-la fioura, che ha come riterimento il codice 258-4926del catalogo di RS-Components, notiamo:

Tam^^.-+' '"-- rEr I rPEr oLUrd

di funzionamen-

to da -25" C sino

a+70"C- Uscita analo-

glca da 4 a

20mAeda0a10v

Un altro sen-

sore molto interessante e quello a scansione diffusa,fabbricato da Honeywell Control Systems Ltd. Ha un

contenitore a tubo filettato, in acciaio inossidabile. Uti-lizza gli ultrasuoni per rilevare gli obiettivi e fornireun'uscita proporzionale alla distanza. Si puo regolare al-la massima frequenza in modo che dia un'uscita da 0,7a'10 V oer distanze oari a 150 e 600 mm. E dotato di

un potenziome-frn nar doformi-

nare la sensibilità

con un margine da

B a 1l mV/mm.

L'allineamentodel dispositivo è

molto facile, gra-

zie al LED che

lampeggia se l'o-biettivo si trovaall'interno dell'a-pertura del raggiodi ultrasuoni, ad una distanza compresa nella scala pre-

scelta. Le principali caratteristiche di questo sensoreche ha come riferimento il co-dice 'l83-537 del catalogo di

RS Components, sono:Distanza massima di rileva-zione: 1.200 mmFrequenza portante: 215 k1z

Ripetitività: 1 mmTempo normale di risposta: 50 ms

Uscita analogica: da 0,7 a 10 VSensibilità: da B a 17 mY/mmTensione di alimentazione: da 19 a 50 VDC

Consumo di corrente: 30 mA.

lnterruttori di prossimitàad ultrasuonÌ con uscita analogica

Sensore ad ultrasuonia scansione diffusa con uscitaanalogrca.

, -,- *gE u-- **-**j-::1,1-ró- i, :,1-1-1ll .L":::,*g i"r:::* :Ronge di Rilevomenro in mm óO-5OO ?OO-2.OOO 5OO-4.OOO ó.OOO

Tempo di Risposld in me J5 too 300 500

Frequenro del Trosdufiore in KHr 3SO 175 85 ó5

9ensori od ultrnsuoni Gornrnerciali

Termocoppie

a misura della tempe-ratura per mezzo delle

termocoppie è basata

sul principio di See-

beck (1 821). Quandosi uniscono due metalli o mate-

riali conduttori, ed esiste una dif-ferenza di temperatura fra i loro

estremi, si ottrene in essi una ten-

sione proporzionale alla differen-

Materiale della guaina: acciaio

inossidabileMateriale della punta: argentoda saldaturaTermocoppia: tipo J con ferro e

costantanaTempo di risposta: 1,25 secondi

massimoTemperatura di funzionamento:da -60" a +350" C.

G*€

$ls

€E€

Sonda e cavo di unatermocoppia di tipo J per uso intensivo

za stessa. Esistono differenti tìpi

di termocoppie, classificate secondo i

nella seguente tabella sono riportati i

-t:--1:-y::-Lr::::::::y j:ru-*g*, '1;:i:"!,::'#;f,'" 875 0.054

K Ni-CrNi 1.260 O,O4O

. T Cu-Coslsnlono 4OO O,O45

PRESENTAZIONE E COLLEGAMENTONormalmente la termocoppia è costruita a forma di

sonda, dove I'unione dei due metalli è protetta con un

tubo di acciaio inossidabile, come il modelìo della foto-grafia la cui punta è saldata in argento. È fornita con

2 m dì cavo di collegamento ricoperto in fibra di vetro

con maglie di acciaio inossidabile. Le caratteristiche

fondamentali della termocoppia della figura che ha co-

me riferimento il codice 219-4125 del cataloqo RS-

Components sono le seguenti:

La tensione generata sull'estremofreddo dei metalli è proporzionale alla differenza di temperatura.Il valore di K si misura in mV/"C.

materìa|i uîtlizzati,più importanti:

FUNZIONAMENTO E GESTIONELa connessione fra il cavo di colìegamento della termo-coppia e il circuito elettronico, è fatto con fili di rame

normale, dato che i fili con cui è costruita la sua pro-

lunga originale costano molto cart per percorsi lunghi.Prima di poter misurare con un voltmetro di precisione

la piccola tensione di uscita della termocoppia, bisogna

amplificarla rn modo conveniente.

APPLICAZIONE E CIRCUITI REALII principali vantaggi delle termocoppie sono:

1 . Ridotto costo e volume.

2. Elevata precisione.

3. Brevi tempi di risposta.

4. Robustezza in ambiente industriale.

A seconda delle caratteristiche dell'applicazione, si

sceglie il tipo dì termocoppia adeguata, tenendo conto

della temperatura massima, il tipo di ambiente dove sì

inserisce la sonda e la sensibilità della termocoppia.Nella fotografia della figura è riportata una termocop-pia di tipo K con la sonda in lamina metallica, per mi-

surare temperature superf iciali.

La sonda della figura può lavorare con temperaturecomprese fra -100" C e + 450" C, ha una costante di

tempo di 0,1 s ed ha come riferimento il codice 218-1849 di RS-Components.

E molto effrcace per la misura di temperature super-

ficiali rapide e precise, come il controìlo della tempera-tura nei dissipatori termici o nei trasformatorì. In appli-cazioni di riscaldamento e ventilazione, questa sondapuò misurare rapidamente la temperatura superficiale

delle tubazioni. dei condotti e dei radiatori.

Unione freddqtlenpeft@ É?dda @mkiubl

i

:

-rd

Sensori di fempeÍ.rlurc

It transponder

SCHEDA TECNICAE COMMERCIALESono sistemi di identìficazio-ne che non esigono ìl contat-to fisico fra il lettore e l'ele-mento di identificazione per

realizzare la lettura dei datiche quest'ultimo contiene. È

sufficrente passare la chiave

o la scheda codificata in

prossimità del lettore.Per ìa descrizione è stato

scelto un prodotto di rtcono-

sciuto prestigio, e tipico della-^^t:---i^^^l-5Ud dppllLdLlUltct LUllrc td

"serratura elettronica" della

ditta lberFutura Elettronìca.

Funziona come un circuito in-tollinontp npr il rnntrollo del-

l'accesso del personale. ll si-

stema legge il codice pro-Serratura elettronica con transponder, che utilizza una scheda di identificazrone.

Transponder passivo in formadi scheda lSO, confrontata alla bobina di rivelazione del suo codice

grammato nel transpondern:q<ivn in nrrccfo a:SO Una

scheda simile a una carta di

credito. Quando il codice let-

to coincide con tutti i 1B dati

scritti nella memoria del let-

tore, si attiva un rele di aper-

tura di una porta per un tem-po prefissato.

PRESENTAZIONTT TOLLEGAMENTOll transponder passivo che

contiene il codice di identi-ficazione puo prendere di-

verse forme: portachiavi,

chiave, etichetta adesiva, ecc.

In questo caso è stata scelta

una scheda di plastica norma-lizzala l\O la orrale avvict-

*ilevgre fenza ronlíl|o figito

l:

TETTORE ii

- coNTlono i,ìcoNrnouo*-ll- CONTROLI-OFe- | lflcl(-)cl

F ,L- #ffi rss+BoBTNA IesrrnNn _l_

-R.F. I25kHz€ MICROCONTROLTER

Schema a blocchi del sistema di serratura elettrontca con transponder.

nandosi alla bobina del lettore invia il codice contenu-to. Nella figura si può notare iltransponder passivo e labobina che ne raccoglie rl codice.

FUNZISNAMENTS T UTTLIZZOll principio di f unzionamento del sistema e semplice,il lettore o identificatore d soone di un oscillatoreche in questa applicazione è da 125 KHz, il qualecontrolla la grossa bobina che origina nel suo intor-no un campo magnetico della stessa frequenza.

Quando si introduce in questo campo la scheda otransoonder passivo si crea una tensione indottache, raddrizzata e filtrata, è sufficiente per alimenta-re il chip CMOS a basso consumo, che genera il co-dice con una serie di impulsi. Le variazioni deì flussomagnetico inducono nella bobina del lettore un'altratensione, correlata agli impulsi, che, dopo essere sta-ta amplificata e filtrata, viene letta e codificata peresspre r-omnàrala con i codici scritti in memorìa. Nel

caso che ci sia coincidenza, il microcontroller che go-verna queste ultime operazioni attiva un rele, per untempo variabile

ll sistema si compone di tre parti fondamentali:'1 . Transponder passivo, formato dalla scheda ISO

fabbricata da Sokymat. Contiene una bobina e una me-moria PROM da 40 bit. programmata, che si attiva en-trando nel campo magnetico del lettore, generando

detta informazione in modo seriale, insieme ai bit di ini-zio, parità e stop.

2. Lettore dei codici, costituito da un circuito inte-grato U22708, della Temic, che contiene un oscìllatoreda 125 KHz e circuiteria elettronica ausiliare.

3. Microcontroller che gestisce t U22708 e ricono-<ro i hit nor l'idontifrr2=lana ^ la c,,..^cc;,,î -..,,.-JZrur re e rd 5uLLessrvd AtîlVaZlOne

del relé di carico.

APPLTEAZIONI E CIRCUITI REALILe possibilità di utilizzo dei transponder sono enormi, e

oltre alla serratura qui descritta ne commentiamo i se-

g uenti:a - Controllo tramite computer dei dati ricevuti. Al

posto di utilizzare un microcontroller come iden-tificatore, i bit inviati dal transponder passivo so-

no trasmessi in serie alla porta seriale di un PC

dove vengono elaborati.b - ldentificazione delle persone senza la necessità

di presentare nessun elemento. Il transponderpassivo può essere portato nella borsa, al polso,

o in qualunque altro posto.

c - Etichettamento di prodotti con transponder pas-

sivo per il controllo di vendite e furti.d - Controllo di animali.e - Automatizzazione del orocesso oer awicinamen-

to dei pezzi. senza necessità di contatto fisico.

Rilevqre senz.r conlallo flsito

Disptay LCD

SCHEDA TECNTCA E COMMERCIALEll display a cristalli liquìdi, chiamato in modo abbreviatoI CD è rrn,a dplle nerifcrirho attr ralmpnte nirt uttlizzateper la presentazione dei messaggi. La sua flessibilita,

buona visibilita e giusto prezzo, fanno di questo visua-

(r)

lizzalore un dispositivo insostituibile nelle applicazioni

con i microcontroller.Nella fotografia si mostra un classico display

LCD, che vlsualizza messaggi a due linee con un

massimo di 16 caratteri ognuna: ovviamente, ne

- I.l-l.l*l-l*l*l*l *I*l^1"

Displav LCD a 2 linee di 16 caratteri, formati da una matrice da 5 x 7 pixel

esistono anche in altri for-mati Ooni caraf tere e com-J' " --'

posto da una matrice di

punti luminosi o pixel da

5 x 7. ll display LCD contie-ne un microcontroller che-^^^l- +,,++i i^-"-^.ìetfi ditc9utd LULLr I Pcrorlpresentazione, uno dei piu

ulilizzali è ii modello 44780d Hitachi.

PRESTNTAZISNTE CSLLEGAMENTOll disnlav a 2 linee da 16 carat-

teri che descriveremo è pro-

dotto dalla WINTEK CORPO-

RATION, ed ha come riferi-

mento WM-C1602Vì. ll suo

funzionamento è governato

da un microcontroller tipoND447BO rntegrato sulla sche-

da ed e alimentato a +5 V con

un consumo dt 7,5 mW. Le

prestazioni più importanti del

microcontroller sono:

1". Ammelte i caratteri

ASCll, oltre a quelli Kanji e ai

greci.

2". Si possono program-

mare caratteri speciali.?a (nn<f:mantn dai r:-J JPVJLOIIILI ILV url \ d-

ratteri a destra e a sinistra.

4". Possibilità di cambio di

asnetto del crrrsore e movi-

menti del medesìmo.

5u. Orientamento dellanosizionp di visr talizzazione

dei caratteri.

g*##tf *,ffi t I i,*ffi ti$.i

ll modulo dispone di '14 piedìni, di cui

B sono destinati al trasferimento dei datie dei comandi, altri 2 supportano la ten-sione di alimentazione di +5 V e la mas-- - , ,^ -l+.^ .^^^l- il -Ontr2qtn o i tro ri_)o, ur I crLru tugutd il L_. .. .-,.,/manenti sono quelli destinati al controllodel trasferimento e servono per determi-nare se sia in lettura o in scrittura (RA//#),

abilitazione (Enable)e tipo di tnformazro-ne che si trasferisce: dati o comandi il/Do R/S).

ll display LCD puo lavorare in modo4 bit, in cui il trasferimento di informa-zioni è realizzalo utilizzando solamentele 4 linee piu significative, DB7-D84, e

collegando a +5 V le altre 4. In questomodo sono impegnate meno linee del

microcontroller, anche se diminuisce la

velocità di trasferimento. Nella figurasoro riportati i collegamenti del displayLC D a un PIC 1 6FB4 con bus a 4 bit e con

bus a B bit.Per realizzare un'operazione di scrjt-

tttta nel disnlav ICD nuando si utilizza il

hrr< d: R hit <i ocanrrnnn lo <onrronti

operazronr:'1". Linea R/S o l/D a 0 o 1, a seconda

che si voglia inviare un comando o visua-

lizzare un carattere.2". Linea RA/r/# = 0 per il modo scrittura.

3o. Linea E = 1 per abilitare l'LCD.

4". Si scrivono gli B bit sul bus dei da-tr DB7-DBO.

5". Linea E = 0 per disabilitare l'LCD.

Se si utilizza il bus a 4 hit la seorrenza<:r: l: qeflronta Collegamenti del display LCD ad un PIC 16F84 con bus da 4 bit e con bus da B bit.

Schema dei colleEamenti del display LCD modello WM-C1602M

1'. Linea R/S o l/D a 0 o 1, a se-

conda che si desideri trasferire un co-mando o un carattere.

2". RA/r/# = 0.?o F -'14' 5i scrivono i 4 bit più signifi-

cativi in DB7-D84.qo F-n

60 F- 1

7". Si scrivono i .4 bit meno signi-ficativi in DB7-DB4.

qo F-n

Eisplay cr crisfrrlli liquidi

Disptay LCD (II)

INSIEME DI CARATTERIMediante il display LCD WM-C1602M possiamo visua-

lizzare tuttr i caratteri mostrati nella figura. I codici dei

caratteri che desideriamo vedere si registrano in una

memoria RAN/ da 80 caratteri, chiamata DDRAM. Esì-

stono inoltre altre memorie da 64 caratteri, chiamate

CGRAM, per rmmagazzinare caratteri speciali prove-

nienti da un generatore di caratteri proprio, dove l'u-tente puo definire fino a 8 caratteri da 5 x 7 pixel.

lnsieme di caratteri ASCII che può essere visualizzato nel display LCD

GIOCO DI ISTRUZIONI O COMANDIPer oestire il disnlav I CD e ottenere differenti effettivisivi esistono insiemi di istruzioni che vengonointrodotte tramite il bus dei dati. ouelle che descrtvtamosono le oiù imoortanti:

CLEAR DISPLAY Cancella il display LCD e colloca il cur-

sore alla prima posrzione (indirizzo 0): impiega ad ese-

guirsi 1,64 microsecondi.

CODICE:

R5 R/W DBi DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DBI DBO

0 0 0 0 0 0 0 0 00HOME: Colloca ìl cursore nella posi-

zione di inizio e I'induizzo della me-

moria DDRAM di visualizzazione si po-

ne a O. Tarda ad eseguirsi 1,64 micro-

second i .

CODICE:

R5 R/VV# DB7 DB6 M5 DM DB3 DB2 DBlDBO

00 000000lxDISPLAY ON/OFF CONTROL: Atti-valdisattiva il display (D), il cursore (C)

e determina se lampeggia o no (B).

Tarda ad eseguirsi 40 microsecondi.

CODICE:

R5 RftV# DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DBl DBO

0 0 0 0 0 01D c8Esistono altri comandi che controllanola visualizzazione dei caratteri dalla

memoria, il senso dello spostamento,

rl cursore. ecc..

EIRCUITI DI APPLICAZIONENella figura è rappresentato lo schema

dei collegamenti di un display LCD ad

un PIC 16F84 in base alla configurazio-ne del sistema di svìluopo MICRO'PlC

Utilizzo di LGD

TRAINER, già descritto. Le principali difficoltàdell'adattamento del PIC al display LCD risie-

dono nelle diverse velocità di funzionamen-to di questi due elementi. f LCD impiega da

40 a 120 microsecondi a realizzare una let-tura o una scrttura e fino a 5 millisecondinor rnmnioro :lrr rno nnar:zinni <nari:li ll

PIC lavorando a 4 Mhz impiega 1 microse-

condo per eseguire un'istruzione, tranne nei

casi di salto che tarda il doppio. Per non ri-tardare il PlC, l'LCD possiede un'istruzionemolto comoda, che dura solo un microse-condo e che legge I'induizzo del contatore eir rr -^ ri " 'BF: Flag Busy). Se ese-il rdg ur ULLUPdLU \l

guendo questa istruzione BF = 1, significa

che il display LCD è occupato e non può es-

sere né letto né scritto. N/icrochip offre una<orio mnltn rnmnlot: di rnrrtino nor l; na-

stione del display LCD. Ci riferiamo alla libre-ria LCD_LlB che e dedicata ai display a due li-nee di l6 caratterr, con collegamenti in mo-do bus a otto bit Fra le routines piu interes-

santi ne riportiamo alcune:

LCD_INI

lnizializza l' LCD a seconda dei tempi segnati dal

costruttore ('15 ms)

LCD_lNl movlw

CAII

call

movlw

call

call

movlw

call

call

return

b'001 1 '1000'

LCD_REG ;Codice dell'istruzione

DELAY_SMS ;Temporizza 5 ms

b'001 1 1 000'

LCD REG

DELAY_5MS $

b'001 '1 1000' $

LCD-REG Z

DELAY_5MS 1

$I

Schema di adattamento del disolav LCD al PlCl 6FB4 nel MICRO'PlC TRAINER.

LCD-DATI

Deposita il codice ASCII del carattere da visua izzare,

presente nel regstro W, sulla pofta B. Attende che LCD esegua I'ultima operazio-

ne e genera un impulso di ativazioqe de segnale E.

LCD_DATI bcf RA,0 ;Disattiva RS (modo comando)

movwf RB ;Valore ASCII da prendere per RB

call LCD_BUSY ;Attende che si liberi I'LCD

bsf RA,O ;Attiva RS (modo dato)

goto LCD_E ;Genera un ìmpulso sul segnale E

DELAY_5MS

Genera una temporizzazione di 5 ms. Si utilizzano due variabili chiamate DAT0_A e DATO_B che si decrementano fino a

completare la rernporizzazione.

DELAY_5MS movlw 0x1A

movwf DATO_B ;Carica la variabìle DATO_B

clrf DATO_A ;Carica la variabile DATO_A

DELAY_I decfsz DATO_A,I ;Decrementa la variabile DATO_A

golo DELAY_1 ;Routine di 1 ms

dec'sz DATO-B,1 ;Decrementa la variabile DATO-B

goto DELAY_1

return

Élfilizzo di LCD

La scheda MSX-84

UNO STRUMENTO DIDATTICODI SPERIMENTAZIONT E APPLICAZIOhIEPROFESSIONALE

La scheda N/SX-84 è stata orooettata con tre obiettiviorincioa li:

1 . Costruire un supporto didattico per l'apprendi-mento pratico dei circuiti di controllo dei motori, e il

collegamento dei sensori, attorno ad un microcontrollerPrc 16F84.

2. lmpiegarla come piattaforma per lo sviluppo di

applicazioni professionali, destinate a gestire dei moto-ri secondo le informazioni di diversi sensori.

3. Funzionare come scheda di controllo del microro-bot PICBOT-2.

Per coprire pienamente l'aspetto relativo all'apprendi-mento del controilo di motori e sensori con il PlC16F84.

il prod ut-fnra nraì-

pone un

kit compo-sto da un

manuale e

da unaco llezion e

d i esercizi

e pro-grammr fl-solti sulla

MSX-84 e un insieme di componenti formato da moto-ri, diversi sensori e la circuiteria complementare per

Scheda MSX-84per il controllo dei motori e dei sensori

l'implementazione di tutti gli esercizi. Per ot-tenere maggiori informazioni consigliamo di

consultare il sito Internet all'indiizzowww. m i c roco n tro | | a d o res. co m/p i ca p I i c. htm.

La scheda N/SX-84 inoltre puo essere in-clusa in tutte le applicazioni in cui si control-lino dei motori mediante le informazioni ri-cevute da differenti sensori digitali.

Infine la N/SX-84 è la scheda di controllodel microrobot PICBOT-2, e anche di que-

st'ultimo potremo ottenere maggiori infor-mazioni consultando lnternet all'indirizzo in-rlir:fn in nraeoÀonzs

PRIN CIPALI CARATTERISTICH TTECNICHEDELLA SCHEDA M5X-84

La MSX-84 è una scheda autonoma. di utilizzo genera-le e di basso costo, che e controllata da un PlC16F84 ed

è capace di rilevare lo stato di cinque sensori digitali e

pilotare due motori a corrente continua oppure unoPAP Ecco alcune delle principali caratteristiche tecniche:

. Dimensione normalizzata di 80 x'l 00 mm.r Alimentazione mediante trasformatore da 15 VAC

o batterie da 12 VDC.o Circuiti per la ricarica delle batterie da 12 VDC.. Comprende un circuito di raddnzzamento, filtrag-

gio e regolazione.. Dispone di un circuito oscillatore e uno di Reset

per il PlC16FB4.. Selezione della tensione applicata ai motori.. Possibilità di abilitare o no i sensori ed i motori in

mndn indinonrlonto

o Connettore PICBUS per adattarsi a tutti gli strumentiprodotti da Ingenieria de Microsistemas Programados S.L.

La scheda MSX-84 e comoosta da ouattro blocchiorincioali che sono:1". Alimentatore - 2o. Sezione del microcontrollore -

3". Sezione di ingresso dei sensori digitali - 4'. Sezione

del controllo dei motori.

ALIMENTATORELo schema dell'alimentatore è riportato nella figura, il

suo compito prìncipale e produrre il +5 VDC per ali-

Schema dell'alimentatore della scheda MSX-84

Scheds per il conlrollo di mo*eri e sensori

mentare il circuito elettronico e il microcontroller, inoltre

fornisce la tensione continua che alimenta il motore. La

tensione alternata di ingresso per l'alimentatore deve es-

sere prodotta da un trasformatore esterno da 12/15

VAC e si collega al connettore.lB. ll ponte di Graetz D1,

raclrlrizza nresÌa tensinnc e C 1 l,a filtra npr ottenere daYvvJ Lu

15 a 21 VDC.

Tramite il regolatore di tensione 7812 e i diodi D2-D5

si ottiene una tensione stabilizzata di 13 VDC. Linter-ruttore SW3 applica questa tensione al regolatore 7805,

alla cui uscita si ottiene il +5 VDC. D6 monitorizza que-

sta tensione. Tramite l'uscita +VBAT si ottiene l'alimen-l-:zinna nor i mntnri ll^'-l+"- ^^--iL.ili+- ^ -^")liCafe ten_tdztut tc ptrr rrrutur. ur crLro PU))ruilrLo E oPF

sione continua tramite pile o batterie al connettore J5;

chiudendo SW3 questa tensione si appìica sia ai motori(+VBAT), che al regolatore +5 VDC.

SEZIONE DEL MICROCOilITROLLERNello schema della figura riferita a questa sezione, il

quarzo che ha come sigla Y1, insieme ai condensatori

C7 e CB genera una frequenza di lavoro di 4 MHz per

il PIC'16F84 ll circuito di Reset è formato da SW2 e Rl.ll connettore J9 PICBUS raccoglie tutti i segnali del mi-

crocontroller, in questo modo si puo collegare anche ad

altre periferiche.

SEZIONE DEGLI INGRESSI DIGITALINlolln <rham: Ii nr raqf : <ozinno nn<ci:m^ pn+rrn l/rc,-,,i4 Sezlone, posslamo nordre td5-

sociazione che esiste fra i connettori der sensori di in-gresso, i microinterruttori e le linee del PlC. ll sensore

collegato tramite J4, associato alla linea RA4/T0CKl,

inohre ntto servire come innresso deoli imnr rlsi che con-

trollano il TMR0 ln questo modo si possono sviluppare

applicazioni in cui si debbano contare impulsi, misurareIraartanzo zmniozzo di imnrrlqi orr ll <an<nro r ^rpnr-

Schema della sezionedel microcontroller della scheda MSX-84.

s;gF-edg pgr il eenfrclls di matari e reriseri

to a RB0/lNT puo essere escluso, per utìlizzare questa li-

nea per la richiesta di interrupt via hardware.

STZIONE DEL CONTROLLO DEI MOTORILa MSX-84 ulilizza il driver 1293B per il controllo di due

motori a corrente continua o uno PAP Per il primo caso

il segnale RAO del PIC va a finire sul segnale lN1, trami-te lo switch 6, e attraverso l'inverter U1F alsegnale lN2.In nrrestn modo si rontrollano le uscite OUTI e OUT2

che pilotano un motore in entrambi i sensi di rotazione,

a seconda del livello logico che prendono. ll pin RA1 pi-

lota i segnali lN3 e lN4 che controllano le uscite OUT3

e OUT4, e di conseguenza l'altro motore a corrente

continua I segnali RA2 e RA3 restano collegati agli in-

gressi di abilitazione ENl e EN2 che abilitano o no en-

trambi i motori. ll jumper JP1 seleziona la tensione di

alimentazione dei motori. che ouo essere: +5 VDC o

+VBAI da

+13 a +15VDC.

Gli switch

6,7,Be9drSWl per-

mettono dicrollon:ro i

segnalr RA0-

RA3 per po-

terli utilizzare

in altri com-^i+; ^, , -^..J^PrLr vuoruvle applicazio-ni non preve-

dono l'utiliz-zo del drìver

L2938.

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#. --:€=ì€i€

Schema della sezione dei sensori digitattdi ingresso della MSX-84

Schema elettrtco della sezionedi controllo dei motori nella scheda MSX-84

Microtelecamere

PRESTNTAZIONEUno dei sensori che fornisce piuinf ormazion i e q uello che general'immagine dell'ambiente di lavoro.In microrobotica, conoscere i detta-gli e gli elementi che ruotano attor-no al robot e imprescindibile, pernÒtor <ronlioro l: tr:iottnri: nirrv,u:Àrft: ^^ ^.^^'rirn la ezinni nirr :do-cuútLo tru c)cguilc rc o4rvrr pru ouc-nr:to nor <vilrrnn:rg effiCaCementeil romnilo asseonato.,' --,,,Y,

Gli avanzamenti tecnologici intro-dotti nelle microtelecamere, insiemealla riduzione di volume e di costo,h:nno roqn nrrocti (pnq^ri ido:li nor o<-

sere incorporati nei microrobot; inol-tre la nossihilità di ottenere un'uscitadigitale in alcunr modelli, favorisce il

'successivo trattamento dei dati delleimmagini da parte di microcontroller.Nella figura riprodotta qui sotto e ri-

L'utilizzo di componenti SMD permetteal modulo della microtelecamera di avere dimensioni di 54 x 38 x 27 mm

(r)

M icrotel eca mera m onoc romati ca

ideale per qualsiasi applicazione in microrobotica

portata una microtelecamera monocro-matica, commercial izzala da lngeniería

de Microsistemas Programados S.1.,

molto pratica per qualsiasi applrcazionein microrobotica.

La microtelecamera mostrata in foto-grafia occupa uno spazio di 54 x 38x27mm, dimensioni ottenute grazre al fattoche tutta la circuiteria addizionale è ba-

sata su componenti elettronici SVID, co-mo <i nrrn vodara noll,,-,,4 vrsfa posteIoredella microtelecamera riportata nella fi-gura in alto.

DESCRIEIONE TTCNlCALa sigla commerciale della microteleca-mera presentata e CCD/B-N-5600; essa

dispone di un sensore di immagine CCD

che con la lente e i pochi componenti ra-

diali di cui necessita, non supera i27 mm

di neiEreleleecmererìì{rÍi*lÙlif ìììììììì:::ìrìrìisilffi 4ifitiÌ'diÉ!l@81r1

f$l*del!3

di allezza. Nella tabella sono riportate le altre pre-

stazionì e i parametri di funzionamento.La microtelecamera descritta ha una caratteristi-

ca molto interessante: la sua faciìità di connessione

a tutti gli apparatì di trattamento dell'immagine, co-

me possiamo vedere dallo schema deìla figura.

MICROTELECAMERECON SENSORI CMOS

Oìtre a utilizzare sensori CCD oer la trasformazio-ne dell'immagine in segnale elettrico, sono moltoulilizzali anche i sensori CMOS. In questo caso in

un unico chip costruito con questa tecnologia e

montato su di un piccolo circuito stampato, sonorntegrate tutte le funzioni di una telecamera con-venzionale: matrice di pixel dell'immagine, tem-porizzazioni, elaborazione dei segnali, ecc. Inoltrepermette l'inserimento di una porta di uscita digi-tale. Nella figura sono rappresentati quattro mo-delli di diverse microtelecamere fabbricate con di-verse tecnologie, e che sono commercìalizzatedalla ditta Ingeniería de Microsistemas Programa-dos S.L.

Schema dei collegamentidella microtelecamera CCDIB-N-5600 alla presa scart

Sensibililù oi roggi infroross'; può luvorore ol buio

Veloeitù dell'oiturolore eleîtronico compreso frol/50 e

r/32.000

Risoluzione in lines 380 orizzontsli x 450 verti(oli

funsumo: 150 mA

Angolo dello lenle; V = 55', H = 74o

Sisfemo di sconsione inlerqlluaiolo 2:l

Uscilo onologico con I Vpp,75 Ohm e polorilò negofivo

Uscito videoMidm outl

Commutozione RGB

Ingresso

{R)

Ingr"rro-V"rd"{G} lensione I 2 V

Commulqzione Video(r2 sw

Ingresso Audio sinisko(L inl

lngresso Audio desho(R in)

Ingresso BlulRl

Uscito Audio sinishq(L ourl

Uscito Audio destrq

{R oul)

l2Vcc+

Alimentozione

Model I i di microtelecamere

fflodellÍ di nni*nefeleesmere

Microcameredi visioneMICROCAMERADI VISIONE CMOSQuando il costo costituisce un fatto-re decisivo nella scelta del tipo dimicrocamera, quelle costruite con la

tecnologia CN/OS risultano le piùraccomandabili. Queste, oltre che inmicrorobotica, sono molto utilizzatenei videocitofoni, nei sistemi di srcu-

,,i-^.i ,.Ji ^-.-l^tezzò, vtsor or parcneggt, negozl,controlli di processi e visione artifi-cia le.

Nella fotografia sottostante pos-

siamo vedere il modello CMOS/B-N/AD-5603, che e il tipo monocro-matico e presenta come caratteristi--. ^"i^-i^.1^ l- ."- "--i+- ^li^;+^l^lq pr il rLrvorc ro )ud u)LtLd utgtLdtc.

La microcamera presentata e basata

(il)

Mofice dei pixel: 384 x 288

Velocitù dell'otlurolore: l/50 o l/5.000

Tempo di esposizione: progrommobile

Uscilo onologico: 75 ohm

Scomione: progressivo (non inlerolloaiofo)

Lenli inrluse: Î 7,4 nn, F 2,1 ,31,7 " x 24,4"1

(onsumo: Inferiore o l0 mA

M i croca m e ra CM OS I B- N / AD- 5603

su un microchip CMOS che integratr rtto lo fr rnzinni di nr'.1.i..i +^l^-.It vr yUdl)lO)l LCICLd-

mera, come la matrice di pixel, l'ela-borazione dei segnali, Ia temporiz-zazione, ecc.

Si tratta del sensore OV5017 di

Omnivision. Nella tabella riportataqui sopra sono enunciate tutte le al-tre caratteristiche principali di que-sta telecamera.

Dimensioni: 35 x 29 mm

IL CHIP OV5O17C)ttesto rhin rnntiono una teleCame-Y ULJ LV

ra video completa, con sensore da

384 x 2BB pixel di dimensione del-l'immagine. ll segnale analogico dirsr-ita soddisf: i ror-rrrisiti della nor-mativa CCIR, con 50 fps di velocitàm:<<im: rha <i nrrn pre-program-mare, e che per molte applicazionr è

eccessiva lì chin rontiene un conver-titore AD a 8 bit, che fornisce un se-

gnale digitale sincronizzato con la

velocità di lettura della trama deipixel. Mediante i pin HREF e VREF si

puo sincronizzare la lettura verticalee orizzontale dei pixel. L'uscita PCLK

si sincronizza con la lettura dei pixel.

La lettura dell'immagine può essere

effettuata in modo manuale e auto-matico, quest'ultima opera con l'im-magine completa. In modo manualesi puo regolare ogni immagine e il

guadagno è determinato dalle esi-

genze dell'applicazione, inoltre è

noc<ihilo crenlioro f no<tro nerzieliYut Ltutl

dell'immagine, e si possono selezio-

nare differenti velocità di Iettura sino

a cambiare frequenza di clock, me-diante il divisore della velocità di tra-

cMoS/8.NlAD-5óO3ì t-8 Bus dei doti bidirezíonole

Alimentozione DC 5V+,2-0,5V

Mosso

lndirizzi per i regisfri interni

Abilito uscito per il bus dei doh

Abilito scritturo per i registrl inlerni

Ab;lito il chip ol funzionomento

Uscito del sincronìsmo di Iineo

Uscito del clock di pixel

Uscito del sincronismo verticole

stoI l-14I5tót7r8

DO.D7Vcc

GNDA3.AO

OEBWEB

csBHnm

PCtKVsYNc

Schema dei collegamenti dei terminali della microcamera e compiti dei medesimi

Specifiche tecniche!!f;w.N1lNN1NN1N11111.||'|\'\|''|$lryEffiiW]4'%:',*.":".!1]]i|ll]Wú)l]!Ì1]]]]]]]]'i%r@

delle rnicrocnmere di visione

smìssione. La lettura di una linea

orizzontale della trama dei pixel

si controlla con il segnale HREF.

Nello schema della figura si ripor-ta il diagramma dei collegamentidei pin del modulo. Nel crono-gramma della figura si riporia il

funzionamento del bus dei dati a

8 bit della telecamera. Se viene

selezionata una linea dell'arraydei dati, quando i pixel di questa

linea arrivano all'uscita, HREF = 1.

Per leggere questi pixel bisogna

induizzare iì registro appropriatocon le linee degli indinzzi A3-A0,attivare il chip con CSB = 0 e ìl

modo di lettura con OEB = 0. I

pixel sono inviati tramite il bus e i

dati sono sincronizzati al segnale

PCLK. Quando si colloca un pixel

Tabella dei registri interni del chip OV5017

sul bus, PCLK = 1, e quando PCLK = 0, è il momento di

leggere questo dato, poiché si è stabilizzato. Per con-

trollare il funzionamento della microcamera esistono

dei registri interni che si indirizzano con le lìnee A3:A0

e che sono rao0resentati nella tabella in alto.

SELEZIONE DELLA FTNESTRA DI LAVOROLa matrice del pixel del chip OV5017 è composta da

384 file per 288 colonne, che si dividono in blocchi da

Duroto dello lins sizontole progrommots

'16 x 16 come si vede nella figura. Ogni blocco è com-posto da 24 pixel orizzonlali per 1B verticaìi. ll metodoper selezionare la posizione verticale e orizzontale della

finestra è lo stesso.fìnni innlirizza tfttlt=72 rrn ronistro di R hit I bil 7.4vy,,, ,, u, | ,!:r'rr'

selezionano l'inizio deì blocco e ibit 3:0 la fine. Ad

esempio, nella figura in basso, per selezionare la regio-

ne evìdenziata dovremo porre HWCTL = 4C hex. e

VWCTL = 44 hex.

I 24 x l8 PtxEt

Nella selezione delle finestre la matrice dei pixel si dividein blocchi da 16 x 16, che contengono ognuno 24H x lBV pixel

Cronog ra m ma d i f u nzi on a m entodel bus dei dati della microcamera.

Vqloredi defoult

xxxxxxxx

-o-.9-l l. ""**-G--cJ'l_--îl '''=,iTafr,,:*:*Y:*-i*'::*e:: -,- .-.. 'l:ry-0*-0.

9,19"_o-*-,*t_Sl:1_-Vw_::.=:'i*"y:*t.flîi"6'*5;]"''* ."99€_93.9

919-t- - "*ssll ..".l/w rffiry*ffrfffi ili:"::::i:i -"- '-.----.ooo*o-ry99

-ot-19-_,J!:ry,c,11-_ Vril..._.. .IUEj*.8i,-,._._-._!:::l!"1"1!"P:t 099_0-0.9{0

0r I I vwcTl R/w ffi[3;31 Conrrdlo dello finesko 00000000

Ill0 T5T W TSTI7:0] Riservolo per tesl xxxxxxxx

IIII TOPT W TOPT[7:0] RiserYoto p€r lesl xxxxxxxx

Sserifiche tecniche delle rnicrocqmere di visioneer#..*r-*r,*w l:ffi;wlwlw$ffi

Microcameredi visionePRESENTAZIONE DI UNîPPLICAZIONEPer verificare e capire il funzionamento e la gestione di

una microcamera di visione, abbiamo scelto il modello

descrrtto in precedenza, il CMOS/B-N/AD5603. Come

microcontroller di qestione utilizzeremo il PIC'l 6F84.l':nnlir:zinno p mnltosemnlice e consiste nel

leggere ì pixel dell'imma-gine in modo automatico,

e ìn seguito visualizzarli

sulla barra dei diodi LED.

Nella fotografia si mo-

strano i componenti utiliz-

zati sulla scheda di proto-

tipi PIC 18-ME dr Inge-

niería de Microsistemas

Programados 5.1. Gli ele-

menti più importanti sono

la microcamera e la barra

dei LED luminescente. ll

PlC16F84 dispone solo di

13 ìinee di l/O digitali, che

sono insufficienti per gestire tutti i segnali della microca-

mera. Per ampliare il numero di linee, sono state aggtun-

te esternamente due porte da B linee ognuna. mediante

Realizzazione dell'applicazrone su una scheda per prototipi

(ilr)PO-P3 per indirizzare i registri interni della telecamera tra-

mite A0-A3. P4 è collegato con OEB (permesso di lettu-

ra) e P5 con WEB (permesso di scrittura). ll secondo dei

circuiti integrati per il bus l2C ufiltzza le sue linee per con-

trollare la barra dei diodi LED. ll suo lavoro consiste nel

depositare iì valore binario

del pixel letto in una barra

di LED, tramite I'elabora-

zione del PlC16FB4.

Come possiamo vede-

re nello schema elettrico

della figura, l'applicazione

si configura attorno ad un

PlC16F84: esso comunicacon ìe due linee, che sup-

portano il bus l2C con i

d ue circu iti integ rati

PCFBl74A i quali metto-no a disposizione del mt-

crocontroller le otto ltnee

di l/O di cui dispongono.

Uno di questi circuiti inte-

telecamera e l'altro quelli

quale si deposita il valore

grati controlla i segnali della

della barra dei diodi LED, sulla

binario del pixel letto.

l'adattamento con ìl bus 12C.

ll microcontroller usa la porta B co-

me bus dei dati bidirezionale con la mi-

crocamera. ll piedino RAO funziona co-

me segnale SCL e RAl come SDA, en-

trambi componenti del bus l2C. RA2 st

collega con il segnale CSB (abilitazione

della microcamera) e RA3 con PCLK

(clock di lettura dei pixel). La porta Afunziona come uscita, fatta eccezione

per RA3 che è un ingresso e di RA4 che

rimane libero. Ognuna delle porte com-plementari adattata con il bus l2C è im-plementata tramite il circuito integrato

PCF8574A. Queste porte rispondono

agli indirizzi 01 1 1000 e 01 1 1 1 1'1. ll prt-

mo dei circuiti integratt utrlizza i suoi pin

Schema dei collegamentidella telecamera e della barra dei LED al PlCl 6F84, che ha le sue linee di llOespanse tramite due PCFB574A.

l. l. l. l. l. l- l. l.tT_'îT_"îT-T-T-.-{:+t+*55

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Un'cpplicazione con Yisione

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foF*o-(D

ETg-

PRINCIPALI ELEMENTIDI PROGRAMMAZIONEPor roalizztra a rznira nllpCtn nronr:mm: j jvrvyrurril r rq

applicazione della microcamera, è necessariogestire i dati e i parametri del modello utilizza-to commentati in precedenza. Inoltre, il con-trollo della telecamera esige la conoscenza deisuoi registri interni, così come degli indirizzi a

cui corrispondono e delle f unzioni che realizza-no, che sono esooste nella tabella.

;TEttGM.ASM

;0uelo progrommo ulilizo un Pl(ló(84 e due PtF8574A per qefie e vkuolìaore le informozioni

;di uno lelecomero con uxito digilole modello M4088. 5i leùgoir i pixel dello lelecomeru in modo:0ut0mdi(o e si visuoìiztono su di uno bnno di IED.

tÌst

listlist

tu0N iQU

include

l2(_vqr [0UùATO EOUIIMPOI IOU

0rq

soio

0rg

inrlude

p=ló(84 ; lipo di dispositivo

c=132 ; No di rorotleri per lineo

n=ó6 ; N" di linee per pogino

.4000000 ; Frequenzu di lovoro

"PlófiX.lN(' ; l)èfinizione dei registfi

0x0( ; lnizio delle voriobifi del 12(

oxt80xl9

; Veetor di RtSFf

12fl-0Wl.AsM' ; lndude le routine di getione del bus l2t

;US(|TA*: Ouesle rouline leggono il volore presente nello variahile dotq e [o poqono vio 12( sul

;disposilivo PtF8574A coniipondente.

USTITAI ; lniziolizzo le linee del bus 12(

; Invio tondízione di ilizio

; Indirizzo disposìtivo (lefluro)

; lrosmelte sequ€nzr di SToP

; Iniziolizzo Ie linee del hus l2t; Invio condizione di inizio

; Jrosmeile lnd. disposilivo (leilura)

0tNtzl0

5

Inizio bu:Ix Stort Bil

h'oi l lo0oo'DotoBytè

Tx Byte

DATO;lll/

DoloByîe

Jxl Bvle

Txt-Stop-Bit

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lnizio Bus

Tx Stort Bil

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Tx_ByleOATO,v'l

DoloByle

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Txr-Siop-Bit

sTArUtfiP00x03ITMPOI

Dg-t0

tNl(oN,20xB80núil_RtG

INTTON,2

0il10_ìTtftlPol,rDTIIO

sTAtus,rP0b'l00001 I 1'OPTI()N RTG

b'0000ii)00'PORIA

b'llllilll'PORTB

STAIUS,RPO

PORTA

PORTB

rNroil,6ltl0RT42b'00101000'OATO

us(TAtPORTA,2

DEI,4Y

PORTB,lt

DATO

'ATO,FUSflTA2

cro0

;Rouline di rilordo

D!I.AY

Dtil0

DtL10 I

;ll,llZl0 ÙtL PR00RAltll\r'lA PRll'l(lPAll

il,flZt0

CKI.O

; Seleziono bonro 1

; Presroler do 156 per il lirner0

; P([( ingreso, il refo di PA ustito

; Torno ol bonro 0

:PorleAeEozero.; Scollego l'olimentozione

; Indirizzo 1000. ftip in letturu

; Ahiliro il chip

; 5i muove il doto del hus del video

; ollo porlo B

;5i visuclizo sulln bono dei [[D

Programma

{ÍÍlìrìììììrì:ììììrr1ùÌliùllinììììììì:i:ag:jgt#:ràt*:ffi8ttti}**uffistiuuuu1111t11tÍtttsjì,1r1f Ì'Ìr'iilf 1ffi t!4tsrllf r-"ppl,if-a,ri?.î,f*-g*T"-i,fi il;"',.9,'*,,,.*,'